MODELO OSI (Open Systems Interconnection) - Roberto Ares ...
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<strong>MODELO</strong> <strong>OSI</strong> (<strong>Open</strong> System <strong>Interconnection</strong>)<br />
1101<br />
<strong>MODELO</strong> <strong>OSI</strong> (<strong>Open</strong> <strong>Systems</strong> <strong>Interconnection</strong>)<br />
Referido al modelo de 7 capas para la interconexión de sistemas abiertos desarrollado por la<br />
organización internacional de standard ISO.<br />
1- GENERALIDADES<br />
Basado en el principio enunciado por Julio Cesar (Dividir y Reinar), el modelo es iniciado por la IBM para redes de<br />
computadoras. En IBM se denomina SNA (<strong>Systems</strong> Network Architectura) y es original de 1974, con versión definitiva en<br />
1985. Este modelo es perfeccionado por la Organización Internacional de Normalizaciones ISO en el estándar ISO 3309. El<br />
modelo ISO se inicia en 1977 y se adopta en 1984. Se denomina Modelo de Interconexión de Sistemas Abiertos <strong>OSI</strong> con 7<br />
capas. En ITU-T X.200 se adopta el modelo ISO/IEC 7498-1 para sistemas de comunicaciones.<br />
La finalidad del modelo ISO es permitir la cooperación entre sistemas abiertos. Un sistema real abierto es aquel conjunto de<br />
ordenadores, material lógico, periféricos, terminales, operadores humanos, etc, que forma un todo autónomo capaz de<br />
procesar y/o transferir información. Cada sistema abierto se considera constituido por un conjunto de 7 capas o estratos<br />
representados en forma vertical.<br />
El modelo prevé una comunicación vertical entre capas (capa N+1 con N y N con N-1) denominado SERVICIO y una<br />
comunicación horizontal (capa N con N) entre distintos sistemas abiertos denominado PROTOCOLO (protocolo entre<br />
entidades pares o iguales peer-to-peer). Cada capa N ofrece un servicio a la capa inmediatamente superior N+1 y requiere los<br />
servicios de la inferior N-1. Para la comunicación se define los puntos de conexión SAP (Service Access Point) que<br />
funcionan como direcciones de la capa superior; una entidad puede tener activas varias direcciones SAP simultáneamente.<br />
Las distintas capas verticales requieren y ofrecen un servicio. De la Fig 01 se puede concluir que:<br />
-Cada capa genérica N recibe una unidad de servicio SDU desde la capa N+1;<br />
-Agrega una información adicional denominado protocolo de control PCI y<br />
-Forma la unidad de datos PDU que corresponde al SDU de la capa N-1.<br />
El término PDU (Protocol Data Unit) es usado por ISO para todas las capas e incluye a SDU y el encabezado PCI. Para cada<br />
capa se antepone la inicial a la sigla que la identifica y el nombre más usual:<br />
-APDU, PPDU, SPDU: para las capas 7, 6 y 5 respectivamente.<br />
-TPDU (capa 4: segmento en TCP y mensaje en SMTP y SS7).<br />
-NPDU (capa 3: paquete en X.25 y datagrama en IP).<br />
-DPDU (capa 2: tramas en LAN y FR, celda en ATM y MAN y paquete en X.25).<br />
-PhPDU (capa 1: trama y envoltura).<br />
La dirección que identifica la capa se indica como SAP; de esta forma da lugar a las direcciones NSAP, DSAP y PhSAP. La<br />
comunicación entre capas determina 4 servicios primitivos:<br />
-Pedido desde N a N-1 (requerimiento de servicio);<br />
-Indicación desde N-1 a N (notificación de requerimiento);<br />
-Respuesta desde N a N-1 (reconocimiento de indicación);<br />
-Confirmación desde N-1 a N (pedido completado).<br />
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2- CAPAS DEL <strong>MODELO</strong> ISO<br />
2.1- DESCRIPCION<br />
<strong>MODELO</strong> <strong>OSI</strong> (<strong>Open</strong> System <strong>Interconnection</strong>)<br />
De acuerdo con la Fig 01 se dispone de un modelo de 7 capas en general. Las capas superiores (5-6-7) corresponden a<br />
funciones de elaboración de la información; las intermedias (3-4) corresponden a funciones de comunicación y las inferiores<br />
(1-2) a control de la conexión. En la Tabla 01 se tiene la definición y funciones que cumple cada capa del modelo de<br />
interconexión de sistemas abiertos de ISO.<br />
Los elementos que determina el protocolo de capa 5-6-7 son:<br />
-la sintaxis: formato de datos (relación entre campos de datos),<br />
-la semántica: control de información (significado de los datos),<br />
-la temporización: adaptación de velocidad y secuencia.<br />
Al conjunto de capas superiores pertenecen el sistema de operación del host (MS-DOS, UNIX, Windows NT), el sistema de<br />
operación de red LAN (NetWare, IBM OS/2 LAN Server), los programas de aplicación de usuario (Lotus Notes, cc:Mail,<br />
MS Mail, Schedule, etc.) y los programas utilitarios de LAN (Transferencia de file, emulación de terminal, etc).<br />
Los programas involucrados en las capas 3 y 4 se basan en alguna de las estructuras de facto (Microsoft/IBM Net, Novell<br />
SPX/IPX) o de jure (TCP/IP e ISO). En las capas 2 y 1 se identifica la conexión al medio físico. Pueden ser provistas<br />
mediante conexiones punto-a-punto o redes de datos (LAN, MAN y WAN). De esta forma se tiene en cuenta el acceso a la<br />
red LAN o MAN. También se involucra la operación de internetwork consistente en Switch-Router que permiten la<br />
interconexión de redes iguales o distintas.<br />
Fig 01. Modelo de 7 capas <strong>OSI</strong>.<br />
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<strong>MODELO</strong> <strong>OSI</strong> (<strong>Open</strong> System <strong>Interconnection</strong>)<br />
Tabla 01: Funciones de las distintas capas del modelo <strong>OSI</strong>.<br />
CAPA 7. CAPA DE APLICACIÓN. (RFC Internet, ISO y ITU-T X.400/500/700)<br />
Las funciones que realiza la capa de aplicación difieren de los ofrecidos por las otras capas debido al hecho que, como no<br />
existe una capa superior, no ofrece servicios. Ejemplos de protocolos de capa 7 son el terminal virtual y transferencia de<br />
archivos (file). Se pueden identifican las siguientes funciones:<br />
-Identificación del corresponsal mediante la dirección.<br />
-Determinación de la disponibilidad y establecimiento de la autorización.<br />
-Determinación de la metodología de costos de la comunicación.<br />
-Determinación de la calidad de servicio (errores y costo).<br />
-Selección de disciplina de diálogo y limitaciones de sintaxis.<br />
CAPA 6. CAPA DE PRESENTACIÓN. (ISO 8822/8823/8824)<br />
Esta capa permite la presentación de la información que las entidades de aplicación comunican o mencionan en su<br />
comunicación. Se ocupa de la sintaxis (reglas gramaticales para representación de los datos; secuencia y ortografía de los<br />
comandos) y no de la semántica (función que cumple cada parte del mensaje; significado para la capa 7). Ejemplos de<br />
protocolos de capa 6 son la compresión de texto, criptografía, reformateo y terminal virtual. Los protocolos UNIX (TCP/IP)<br />
no poseen capa 5 y 6. Las funciones de esta capa son:<br />
-Transformación y selección de la sintaxis para la capa 7.<br />
-Transferencia de datos.<br />
-Negociación y renegociación de la sintaxis.<br />
-Establecimiento del formato de datos (compresión de código).<br />
CAPA 5. CAPA DE SESIÓN. (ISO 8326/8327)<br />
Los servicios que presta esta capa tienen por objeto proporcionar los medios para que la capa 6 organice y sincronice el<br />
intercambio de datos. Las funciones son:<br />
-Establecimiento y liberación de la conexión de sesión.<br />
-Intercambio de datos normal o acelerado.<br />
-Sincronización de la conexión. Innecesario en los protocolos TCP/IP de capa 4/3.<br />
CAPA 4. CAPA DE TRANSPORTE. (ISO 8072/8073 y RFC-1778)<br />
Esta capa optimiza el uso del servicio de la red disponible para ofrecer la calidad de funcionamiento que requiere la capa 5, a<br />
un mínimo costo. Son ejemplos TCP, SPX (NetWare). Las funciones son:<br />
-Direccionamiento de la transmisión de datos mediante el concepto de port.<br />
-Multiplexación y división de conexiones (optimiza los costos).<br />
-Detección de errores y comprobación de calidad de servicio. Eventualmente provee la retransmisión.<br />
-Segmentación y concatenación de extremo a extremo.<br />
CAPA 3. CAPA DE RED. (ISO 8348 y RFC-1777)<br />
Asegura la independencia de la capa 4 respecto del encaminamiento en la conexión de red. Son ejemplo el protocolo IP (MIL<br />
o ISO) y IPX (Netware). Las funciones son:<br />
-Direccionamiento y conexionado en la red de datos.<br />
-Es responsable del ensamble de datos en el servicio sin-conexión.<br />
-Obtención de los parámetros de calidad del servicio y notificación de errores.<br />
-Reiniciación, liberación y acuse de recibo de los datos.<br />
CAPA 2. CAPA DE ENLACE DE DATOS. Referido al modelo HDLC (High Data Link Control) en ISO.<br />
Esta capa proporciona los medios para establecer, mantener y liberar las conexiones entre los niveles 3 de cada extremo. Las<br />
funciones que se pueden identificar son:<br />
-Conexión de enlace de datos con sincronismo de trama.<br />
-Identificar los puntos extremos y control del flujo de datos.<br />
-Notificar errores y los parámetros de calidad del servicio.<br />
CAPA 1. CAPA FÍSICA. Por ejemplo EIA RS-232/422;V.24/V.28/X.21; V.11; G.703<br />
En esta capa se proporcionan los vínculos necesarios para la conexión al medio de enlace. Las funciones son:<br />
-Conexión física al medio de transmisión.<br />
-Definición de las características mecánicas, eléctricas, funcionales y de procedimiento.<br />
-Identificación del enlace de datos y notificación de condiciones de falla.<br />
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<strong>MODELO</strong> <strong>OSI</strong> (<strong>Open</strong> System <strong>Interconnection</strong>)<br />
2.2- EJEMPLO GENÉRICO<br />
¿Qué ocurre en una organización empresaria cuando se desea comunicar un mensaje?. Un nivel gerencial desea enviar una<br />
carta. El mensaje lo tendrá en mente y no es necesario que lo escriba porque para ello tiene un nivel de secretaría. Este nivel<br />
ofrece un servicio al nivel superior. De la misma manera es posible que este nivel no conozca el mecanismo de envío de la<br />
carta. Para ello se dispone de un nivel de mensajería. Esta constituye la comunicación vertical. En cuanto hace a la<br />
comunicación horizontal el nivel de secretaría en esta empresa se debe comunicar con el mismo nivel jerárquico en la otra<br />
empresa. En otras palabras, existe un diálogo a nivel de secretarías para el envío de la carta y gerencial para el contenido de<br />
la misma.<br />
Se presenta a continuación en la Tabla 02 un simple ejemplo de aplicación del modelo de 7 capas consistente en transmitir<br />
un memorándum desde una a otra sede de una empresa. En ambos extremos se dispone de computadoras con sistema de<br />
procesamiento de texto.<br />
Capa 7.<br />
Capa 6.<br />
Capa 5.<br />
Capa 4.<br />
Capa 3.<br />
Capa 2.<br />
Capa 1.<br />
Tabla 02. Ejemplo de funcionamiento del modelo de 7 capas.<br />
Cada usuario determina en la capa de aplicación lo referente a las funciones del idioma, la longitud de texto<br />
y el formato del memorándum.<br />
La capa de presentación permite realizar transferencias desde textos incompatibles al formato normalizado.<br />
Por ejemplo, la traslación del formato de archivo, eliminación de espacios múltiples, compresión de<br />
secuencias ASCII.<br />
En la capa de sesión el organizador puede iniciar el enlace con el otro extremo. Se verifica el corresponsal,<br />
dirección, facturación, supervisión y recuperación de conexión .<br />
En la capa de transporte se divide el mensaje en partes más pequeñas (segmentación) para entregarlas a la<br />
capa inferior. Se trata de una memoria intermedia entre usuario y la red. Puede además demultiplexar<br />
mensajes desde la capa 5 hacia varias capas 3. Se ocupa de detección de falta de datos<br />
En la capa de red se extraen los paquetes de datos que se reciben desde la capa 2. Se trata de un proceso de<br />
manipulación de tramas para enrutar el mensaje por el camino más correcto.<br />
En la capa de enlace de datos se transmiten los paquetes de datos en un proceso de control de alto nivel<br />
HDLC. Las tramas se estructuran mediante campos de dirección, de control y secuencias para verificación<br />
de errores.<br />
En la capa física se determina el conector de salida, las características eléctricas del transreceptor y el<br />
código de línea. Por debajo se encuentra el medio de enlace.<br />
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ENLACES PUNTO-a-PUNTO<br />
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ENLACES PUNTO-a-PUNTO<br />
Referido a los enlaces de datos con velocidad Nx64 kb/s o NxE1 del tipo Punto-a-Punto. Sobre<br />
las líneas alquiladas.<br />
1- TIPOS DE REDES DE ÁREA EXTENDIDA<br />
El presente Capítulo es solo una presentación las Redes de Datos, las cuales están siendo tal vez la rama de las<br />
telecomunicaciones que más rápidamente se mueve en la Investigación, Desarrollo y la Industria. Las Redes de Datos que se<br />
estudian en los Capítulos siguientes son indicadas en la Tabla 01.<br />
Denominación<br />
Red de Area Local LAN<br />
Red de Paquetes X.25<br />
Frame Relay<br />
ATM<br />
Internet<br />
Redes de Gestión<br />
Red ISDN<br />
Red de señalización<br />
Redes especiales<br />
Tabla 01. Redes de datos.<br />
Características<br />
Son redes privadas de extensión reducida a edificios, oficinas o fábricas. Las normas están<br />
determinadas en IEEE 802.x. Se aprecia una constante evolución hacia velocidades<br />
superiores (10, 100 y 1000 Mb/s) y a extensiones superiores (mediante el uso de fibras<br />
ópticas como medio de transporte. Estas redes son de máximo interes como soporte de las<br />
Internet e Intranet.<br />
Red de baja velocidad hasta 64 kb/s de acceso. Se disponen de redes públicas (acceso de<br />
usuarios para realizar VPN) y privadas (aplicaciones específicas como cajeros automáticos).<br />
La técnica está normalizada desde 1976-88 y es muy experimentada aunque en decadencia.<br />
Es una variante evolucionada de X.25 para accesos de velocidad Nx64 kb/s. Se normaliza en<br />
la Serie I del ITU-T y por el Frame Relay Forum. Sirve como alternativa para unir redes<br />
LAN a media velocidad.<br />
Es una red normalizada por el ATM Forum y el ITU-T. Trabaja a alta velocidad (155 Mb/s) y<br />
con accesos de fibra óptica. Se la encuentra como backbone de redes privadas y como red<br />
pública es de escasa difusión.<br />
Es la red de datos más extendida mundialmente. Funciona como red pública o privada. Las<br />
normas son dictadas por IETF. Esta red ha dado por tierra con muchas redes de datos<br />
competitivas (ISDN, ATM, etc).<br />
Se trata de redes de datos de aplicación específica para gestionar redes de comunicaciones. Se<br />
denomina genéricamente TMN y los protocolos son normalizados en ITU-T e Internet. Las<br />
normas del ITU-T/ISO son complejas pero muy completas. En cambio las normas de Internet<br />
son más simples y por ello se han difundido con mayor facilidad.<br />
Se aplica como red de acceso al usuario digital con velocidad de 144 kb/s. La normalización<br />
es del ITU-T en la Serie I. Las funciones esperadas en la década de los años `80 no han<br />
tenido éxito frente a la rápida difusión de Internet.<br />
Esta red permite el intercambio de información en la red telefónica. Las normas son del ITU-<br />
T en la Serie Q. Es una red de datos de 64 kb/s de amplia difusión en las PSTN.<br />
Bajo este nombre se intenta englobar una larga serie de redes con protocolos diversos que no<br />
se mencionan más arriba. Por ejemplo, redes de control y recolección de alarmas, redes para<br />
reservación de pasajes aereos, etc.<br />
Las redes de área extendida WAN (Wide Area Network) pueden efectuarse mediante la conexión de circuitos o de paquetes y<br />
se trata de conectar usuarios en una red nacional e internacional. Las redes de circuitos no incluyen conmutación, se trata de<br />
conexiones permanentes punto-a-punto mediante intervalos de tiempo en la trama de 1,5 Mb/s (T1) o 2 Mb/s (E1). Las redes<br />
de paquetes en cambio están sufriendo una migración desde largas tramas hacia celdas de longitud constante y reducida.<br />
RED E1 FRACCIONAL. Se trata de multiplexores estadísticos donde la asignación del intervalo de tiempo se modifica<br />
mediante software (redes Add-Drop) o por demanda DCME (Equipo Multiplicador de Circuitos Digitales). Trabajan sobre la<br />
base de la velocidad de 2048 kb/s (E1) o 1544 kb/s (T1) para asignar canales Nx64 kb/s en forma flexible. Se dispone<br />
también de multiplexores TDM a velocidad de 100 Mb/s que permiten la asignación permanente de ancho de banda para<br />
distintos tipos de servicios (E1, LAN, etc.).<br />
RED X.25. Un usuario se conecta a una red X.25 cuando los datos que necesita transmitir son pocos y se encuentran<br />
distribuidos en el tiempo. La comunicación en una red de paquetes se paga por tráfico cursado y no por tiempo como en las<br />
redes de comunicación por circuito (redes telefónicas). El servicio de correo postal responde en manera muy semejante a la<br />
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ENLACES PUNTO-a-PUNTO<br />
red de paquetes. La numeración de los usuarios es similar al directorio telefónico (estructura jerárquica) con un número de<br />
país, de red y la dirección interna del usuario en la red. Se ha recomendado en ITU-T Serie X (iniciada en 1976) la forma de<br />
comunicación para una red pública de datos transmitidos en paquetes con acceso a través de circuitos especiales. La<br />
velocidad de funcionamiento es desde 1,2 a 64 kb/s. La adaptación entre la red y el usuario se efectúa mediante<br />
ensambladores PAD (Packet Assembler Disassembler). Su función es empaquetar o ensamblar en tramas X.25 la<br />
información desde un terminal DTE start-stop hacia el nodo X.25 (conversión desde datos serie a paquetes).<br />
FRAME RELAY. La principal ventaja de la red de conmutación por paquetes es la flexibilidad frente a la velocidad de<br />
datos. La dificultad de X.25 es la reducida velocidad (hasta 64 kb/s) para interconectar LAN o Mainframe y el consiguiente<br />
retardo introducido. La red X.25 fue normalizada desde 1976 y por ello es incapaz de cumplir con esta satisfacción (las redes<br />
LAN se popularizaron más de una década después). Se puede decir que la X.25 tiene una tecnología madura pero<br />
probablemente obsoleta para servicios de alta velocidad. Para ello se puede recurrir al servicio Frame Relay. Se denomina<br />
Frame Relay al concepto de Conmutación Rápida de Paquetes original de Spencer-1987. Ofrece significativas ventajas<br />
por encima de 256 kb/s. En los años '90 se prevé una migración desde la X.25 a la FR para muchas aplicaciones de usuario<br />
de alta velocidad.<br />
REDES ATM. El origen de ATM se remonta a Bell Labs (Fast Packet Switching FPS-1983) y CNET-France Telecom<br />
(Asynchronous Time Division ATD-1983). ATM está siendo normalizado por ITU-T Serie I para la Red Digital de Servicios<br />
Integrados de Banda Ancha B-ISDN. En normalizaciones se dispone de I.150 para las características funcionales; I.311 para<br />
aspectos generales de la red; I.321 para el modelo de protocolo de referencia; I.361 para las especificaciones de capas ATM.<br />
Las líneas punto-a-punto (E1-Fraccional) son en la mayoría de los casos caras y requieren una conexión entre los distintos<br />
puntos a ser interconectados. En cambio, las redes conmutadas permiten el acceso a voluntad sobre los distintos usuarios. El<br />
uso de la red ISDN para interconexión de LAN se encuentra limitado, ya que tanto el Este de Europa como América Latina<br />
(hasta 1996) no disponen de una red ISDN acorde a la que disponen los países desarrollados. La interconexión mediante<br />
Internet (TCP/IP) ha crecido abruptamente en los últimos años. El servicio en América Latina comienza a ofrecerse<br />
comercialmente en 1994/5. La red de conexiones ATM es la variante más avanzada y por ello también con menor acceso en<br />
la actualidad. En dos trabajos sucesivos se tratan las conexiones mediante ATM e Internet.<br />
1102-(2)
ENLACES PUNTO-a-PUNTO<br />
2- REDES E1 FRACCIONAL<br />
2.1- ADMINISTRACIÓN DE "E1"<br />
El primer enlace portador fue colocado por AT&T en 1962 a la velocidad de 1544 kb/s (T1). La primer central digital entró<br />
en servicio en 1976 (Western Electric 4ESS). Pero la sugerencia de integración de ambas técnicas data de H.Vaughan-1959.<br />
E1 Fraccional incluye dos aplicaciones (Fig 01):<br />
- La formación de una red que combina funciones de banco de canal, conmutación cross-connect digital y multiplexor de<br />
datos y telefonía. Se forma una red de equipos Add-Drop y Cross-Connect a nivel E1 (2 Mb/s) con Administración de<br />
ancho de banda (asignación parcial de los bits disponibles en la trama). Son redes en anillo con conexión punto-a-punto (red<br />
no-conmutada de circuitos) de telefonía o datos.<br />
- La conexión mediante multiplicadores de circuitos DCME en enlaces digitales satelitales IDR e IBS para mejorar la<br />
eficiencia de canales por unidad de ancho de banda.<br />
MULTIPLEXOR ESTADÍSTICO. Trabaja sobre la base de la velocidad de 2048 kb/s (E1) o 1544 kb/s (T1) para asignar<br />
velocidades del tipo Nx64 kb/s o inferiores a 64 kb/s, en forma flexible. Se trata de formar una red gobernada por software<br />
para la asignación estática o dinámica (por demanda) de los intervalos de tiempo de una trama E1.<br />
Los canales telefónicos se codifican a velocidad menor a 64 kb/s (32/24/16 kb/s). Mediante el uso de la codificación<br />
Diferencial Adaptativa ADPCM y la Interpolación de la Palabra (eliminando los tiempos de silencio) se logra una<br />
multiplicación del número de canales hasta de 8 veces (valor típico 4 o 5). Es común que en aplicaciones satelitales y<br />
celulares, donde el costo del ancho de banda es mucho mayor que en enlaces terrestres, se apliquen métodos para el<br />
aprovechamiento de los 64 kb/s mediante varios canales de velocidad inferior.<br />
Fig 01. Ejemplo de red corporativa con un equipo E1-Fraccional.<br />
CANAL DE CONTROL. Como la asignación de los canales es estadística (dinámica en la asignación por demanda y<br />
estática en la asignación por software) se requiere un canal de control de comunicación entre ambos extremos. Para ello se<br />
usan los bit del intervalo de tiempo TS:0 o TS:16 de la trama. Por este canal de control se pueden enviar:<br />
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ENLACES PUNTO-a-PUNTO<br />
- Información de asignación de canales (asignación estadística del intervalo de tiempo),<br />
- Control dinámico de carga del sistema,<br />
- Nivel de ruido en reposo del canal,<br />
- Alarmas, autodiagnóstico del multiplexor, sincronismo de trama, clasificación de señales, señalización de canales, etc,<br />
- Bits para control de paridad, por ejemplo BCH (63,93) corrige 4 errores en una trama de 64 bit).<br />
CONGESTIÓN. La sobrecarga ocurre cuando muchos canales desean tomar a la vez el sistema portador. Este efecto solo<br />
puede ocurrir en los equipos DCME con asignación por demanda (actividad del canal de telefonía). Entonces se pone en<br />
marcha la reducción de velocidad vocal desde 32 kb/s a 24 o 16 kb/s (proceso overload), con una pequeña degradación pero<br />
impidiendo el corte de palabras (efecto de clipping). El valor máximo teórico de carga sobre 2 Mb/s es de 5 sistemas para<br />
evitar esta congestión. Sin embargo, si los extremos conectados tienen suficiente diferencia horaria (debido a la falta de<br />
correlación entre horas de máximo tráfico) es posible llevar el máximo a 8.<br />
El funcionamiento puede ser punto-a-punto o punto-a-multipunto. En este último caso una misma trama lleva espacios para<br />
distintas estaciones remotas destinatarias. La sobrecarga por congestión es imposible en las redes en anillo formadas<br />
mediante equipos E1-fraccional donde la asignación se realiza en forma estática mediante software.<br />
2.2- CANAL DE TELEFONÍA Y DATOS<br />
CODEC ADPCM (Diferencial PCM Adaptativa). La historia comienza con 64 kb/s; sin embargo, esta velocidad no es la<br />
más apropiada para muchas aplicaciones. ADPCM consiste en una codificación PCM (Pulse Code Modulation) donde se<br />
codifica la diferencia entre la muestra y un valor de predicción. En general, la diferencia entre muestras tiene una<br />
distribución de amplitudes más concentrada que las propias muestras. Se dice que las muestras se encuentran<br />
correlacionadas; en otras palabras, existe una fuerte redundancia en la señal vocal. El predictor y los niveles de<br />
cuantificación del codificador se realiza en forma adaptativa de acuerdo con la variación de la señal.<br />
En ITU-T G.721 se determina la forma de codificación para reducir la velocidad de 64 kb/s (8 bits por muestra), mediante la<br />
técnica ADPCM a una velocidad de 32 kb/s (4 bits por muestra). Pudiéndose usar velocidades aún menores (En ITU-T<br />
G.726 se dispone de información referida a las velocidades de 40/32/24/16 kb/s). A cambio de la reducción de velocidad se<br />
tiene una inferior S/Nq (relación señal a ruido de cuantificación). Por ejemplo, mientras en una codificación PCM ley A la<br />
S/Nq es mejor que 33 dB en una amplia gama de señal de entrada, en el caso de ADPCM a 32 kb/s se reduce a 30 dB.<br />
ACTIVIDAD DEL CANAL DE TELEFONÍA. Las operaciones con señales digitales por satélite permiten obtener un alto<br />
factor de ganancia de canales mediante la codificación de baja velocidad LRE (Low Rate Encoding) y la interpolación de<br />
señal vocal DSI (Digital Speech Interpolation). Se aplica, tanto para la multiplexación de canales telefónicos sobre 64 kb/s<br />
(4 canales), como sobre 2048 kb/s (4 tramas de 2 Mb/s). Se trata de una operación de valor agregado.<br />
Como el promedio de actividad de un canal telefónico es del 35 al 45% del tiempo, el resto se puede aprovechar para enviar<br />
otros canales. La asignación del canal dentro de la trama es dinámica (multiplexación estadística) y la longitud en bits<br />
puede ser variable. Un canal de voz se codifica en 4 bits de acuerdo con ITU-T G.721 (ADPCM) y en casos de sobrecarga<br />
del sistema en 3 o 2 bits por canal.<br />
La interpolación de la palabra hace necesario definir el funcionamiento del detector de actividad en el canal de 64 kb/s. El<br />
umbral del detector de actividad se ajusta en forma automática con respecto a la potencia media de ruido en la banda de<br />
300 a 3400 Hz. Si la potencia media es inferior a -40 dBmO permanecerá inactivo. Para niveles entre -40 y -30 dBmO se<br />
dispondrán de zonas correlacionadas con el nivel de la relación señal a ruido y el tiempo de duración de la misma. Para<br />
compensar el retardo del detector de actividad, la señal vocal se retarda 20 mseg en una línea. En tanto no se transmite señal,<br />
durante los silencios, en el receptor se generan un nivel de ruido para dar la sensación subjetiva de que la línea se encuentra<br />
conectada.<br />
PROCESO SOBRE CANALES DE DATOS. Un canal de datos a 64 kb/s debe ser transmitido en forma transparente<br />
usando los 8 bits (por ejemplo, datos con señalización SS7). Un canal de datos proveniente desde un modem analógico en<br />
cambio, puede codificarse por ejemplo en 4 bits (para velocidades hasta 4800 b/s) o 5 bits (para más de 4800 b/s). El<br />
reconocimiento de un canal de datos transmitido a través de un modem se efectúa detectando un tono de 2100 Hz que los<br />
modem de ITU-T Serie V utilizan para neutralizar los supresores de eco.<br />
El supresor de eco (ITU-T G.164) se usa cuando existen retardos superiores a 20 mseg en una vía. Se coloca luego del<br />
híbrido a 4 hilos el cual produce por desbalance un eco en la señal. Un detector del tono de 2100 Hz sirve para inhabilitar el<br />
supresor de eco cuando el tono dura más de 30 mseg; es decir, cuando el canal telefónico está ocupado por un modem. Este<br />
mismo tono es usado por el circuito de interpolación para reconocer un modem de datos.<br />
1102-(4)
ENLACES PUNTO-a-PUNTO<br />
2.3- DIGRESION: RED CORPORATIVA TELINTAR<br />
La red corporativa (instalada en 1994) que posee la empresa Telintar<br />
(operadora de servicios internacionales) permite interconectar los centros<br />
de actividades de esta empresa con las oficinas centrales en Buenos Aires.<br />
Se trata de (Fig 01):<br />
- 3 estaciones terrenas (Balcarce, Bosque Alegre y Martínez),<br />
- 2 centros de conmutación internacional CIBA (Norte y Sur),<br />
- 2 salidas de fibras ópticas hacia Chile y Uruguay-Brasil (cable Unisur),<br />
- 5 nodos de red cross-connect.<br />
Varios de estos puntos disponen de redes de área local LAN-Ethernet<br />
Novell en estructura árbol con un Hub activo. Mediante un Router (Equipo<br />
Cisco 2500) se obtiene un protocolo TCP/IP para interconexión de LAN a<br />
512 kb/s. Una estación meteorológica se conecta mediante un PAD en<br />
protocolo X.25 a 128 kb/s (Memotex). Una central privada PABX dispone<br />
de una salida adicional de 128 kb/s. El multiplexor Newbridge 3630 reúne<br />
las señales a 2 Mb/s. Se trata entonces de una red privada de 2 Mb/s que,<br />
configurada en forma de estrella, confluye sobre una Newbridge 3600 en<br />
Buenos Aires.<br />
1102-(5)
MULTIPLEXORES DE DATOS<br />
MULTIPLEXORES DE DATOS<br />
Sobre la multiplexación de datos a velocidad de 64 kb/s.<br />
1103<br />
1- DATOS EN LA RED TELEFÓNICA<br />
El primer código data del artista S.Morse-1838 mediante puntos y rayas. El telégrafo era una idea conocida desde 1823<br />
por Henry y Wheatstone. Fue Morse quien usando el relé eléctrico de Henry pudo cerrar sucesivamente circuitos para<br />
evitar el debilitamiento de la señal. El invento se patentó en 1840 y en 1844 se instaló un cable entre Baltimore y<br />
Washington.<br />
Por datos de baja velocidad se entienden aquellas señales digitales cuya velocidad es, a lo sumo, de 64 kb/s. Dentro de esta<br />
categoría entra una gama amplia de servicios. Los rangos comparativos para las velocidades digitales, en orden creciente,<br />
son:<br />
-Telegrafía o telemetría (10 1 a 10 3 b/s);<br />
-Datos en la red telefónica (10 3 a 10 5 b/s);<br />
-Señal vocal y videoteléfono (10 4 a 10 5 b/s);<br />
-Redes de datos LAN (10 6 a 10 9 b/s)<br />
-Televisión comercial (10 6 a 10 8 b/s);<br />
-Visión humana (10 10 a 10 11 b/s);<br />
-Tráfico telefónico por redes SDH (10 11 a 10 12 b/s).<br />
Los datos pueden ser asincrónicos (ráfagas de bits emitidos en forma no periódica) o sincrónicos (emitidos<br />
periódicamente). Este trabajo comienza con los canales telegráficos, más por razones nostálgicas e históricas, ya que el uso<br />
de los mismos declina inexorablemente. Posteriormente, se trata la multiplexación de canales de datos y la digitalización de<br />
documentos (facsímil). Los modem de datos usados para transmitir datos digitales por la red de conexión analógica no son<br />
tratados en este trabajo; se tratan de elementos destinados a la conexión de usuarios analógicos en el interior de una red<br />
totalmente digital. Los modem se iniciaron en 1962 a 2400 b/s, en 1967 se trabajaba a 4800 b/s, en 1971 a 9600 b/s, en<br />
1980 a 14400 b/s y 1985 a 19200 b/s. En la red digital los datos son multiplexados en un canal de 64 kb/s.<br />
1.1- MULTIPLEXACIÓN DE CANALES TELEX<br />
HISTORIA. Que el subtítulo de este ítem sea el de Historia<br />
significa que los servicios de Télex han decrecido<br />
substancialmente debido a las redes de datos más eficientes.<br />
Como relación histórica se brinda la forma de multiplexación<br />
de canales Télex de amplia aplicación hasta de la década de<br />
los años `90.<br />
Los canales de telegrafía o télex tienen una velocidad típica<br />
de 50 Baud, aunque existen velocidades hasta 300 Baud como<br />
múltiplos enteros de 50 y 75 Baud. El Baud es una unidad de<br />
velocidad de transmisión que equivale a la inversa del tiempo<br />
de duración del pulso más corto que compone el carácter.<br />
Cuando todos los pulsos tienen igual duración el Baud es<br />
equivalente a bit/seg. En el código Baudot la señal telex<br />
generada por una teleimpresora consiste en un pulso de<br />
arranque (-20 mA) con duración de 20 mseg; 5 pulsos de<br />
codificación de 20 mseg cada uno y un pulso de parada (+20<br />
mA) de 30 mseg. Se trata de caracteres asincrónicos con<br />
largos períodos de inactividad entre ellos y con duración 150 mseg en total (Código R2 Baudot).<br />
La multiplexación por división de frecuencia FDM permite ingresar 24 canales télex en un canal telefónico. La banda de<br />
300 a 3400 Hz se divide en 24 canales donde el primero ocupa una portadora de 420 Hz y los restantes se separan 120 Hz<br />
una de la otra hasta llegar a la portadora 24 en la frecuencia 3180 Hz. Cada canal se modula en frecuencia FM.<br />
1103-(1)
MULTIPLEXORES DE DATOS<br />
La Multiplexación por División de Tiempo TDM permite incrementar en 2 veces la capacidad del canal telefónico para<br />
llevar canales telex. El resultado será que 46 canales télex se acomodan en una velocidad de 2400 b/s en un canal<br />
telefónico. La transmisión posterior puede ser mediante un modem de datos ITU-T V.26 de 2400 b/s para ingresar en<br />
forma analógica a la red o en interfaz V.11 en forma digital. En ITU-T R.101. Se determina una trama de multiplexación.<br />
La trama está compuesta de 47 bit y tiene una duración de 19,72 mseg. La misma está preparada para transmitir un bit de<br />
cada canal télex de 50 b/s. En 2400 b/s es posible acomodar 48 canales de 50 b/s; sin embargo la velocidad de 50 b/s es la<br />
nominal y se tiene en cuenta una tolerancia de 1,4 % (±0,7 b/s). Para poder acomodar los canales a 50,7 b/s se reduce el<br />
número de 48 a 47 canales. De los 47 canales uno se usa para alineamiento de trama restando 46 canales efectivos.<br />
ALINEAMIENTO DE TRAMA. El primer bit de la trama se usa de alineamiento. Se han determinado 2 alternativas de<br />
alineamiento de trama:<br />
-La Alternativa A para el alineamiento consiste en una secuencia de 2 bits (1010..) enviados en el primer bit de la trama.<br />
La pérdida de alineamiento se determina cuando existe un número de errores en un tiempo definido (7 errores en 2 seg).<br />
En tal caso se interrumpe la transmisión y se envía un pedido de realineamiento consistente de 32 bits (100..00). El<br />
terminal distante cuando identifica este pedido procede a enviar la señal de resincronización de 64 bits (11..10 11..10);<br />
continuando luego con la emisión normal de datos.<br />
-La Alternativa B para el alineamiento consiste en la secuencia periódica 100010 en el primer bit de la trama. La pérdida<br />
de alineamiento de trama se declara cuando se reciben con error 3 veces consecutivas esta secuencia. En tal caso solo se<br />
envía hacia el terminal remoto una alarma de falta de alineamiento consistente en invertir la palabra (011101). El<br />
alineamiento se recupera con la lectura correcta de 2 secuencias consecutivas. La velocidad de recuperación del<br />
alineamiento puede ser mayor en la alternativa A en trayectos con mucho retardo.<br />
1103-(2)
MULTIPLEXORES DE DATOS<br />
2- MULTIPLEXACIÓN DE DATOS A 64 kb/s<br />
Se han previsto varias formas cuando se trata de multiplexar canales de datos de velocidades mayores (desde 300 a 19200<br />
b/s) y de distinta velocidad para llegar a 64 kb/s. Se recurre al empaquetado de datos en envolturas de 8 bits en la<br />
Recomendación ITU-T X.50; a 9 bits en X.56 y en envolturas de 10 bits en la X.51. En la ITU-T V.35 se determina la<br />
forma de convertir datos de 48/56 kb/s a 64 kb/s.<br />
2.1- TRAMA ITU-T X.50/X.56<br />
En la Fig 01 se muestra el empaquetado en envolturas de 8 bit donde se reserva un bit para alineamiento F y un bit de<br />
estado S (control de canal de datos), quedando 6 bits para datos en cada envoltura. Esto equivale a incrementar la<br />
velocidad de un canal de datos en 8/6 partes. Por ello, un canal de 9,6 kb/s equivale a 12,8 kb/s. En 64 kb/s se disponen<br />
de 5 espacios de 12,8 kb/s.<br />
Es decir, se pueden colocar 5 canales de 9,6 kb/s en 64 kb/s en forma de envolturas alternadas. De la misma forma pueden<br />
colocarse 10 canales de 4,8 kb/s; 20 canales de 2,4 kb/s o 40 de 1,2 kb/s. Como es lógico se pueden multiplexar canales<br />
de distinta velocidad cuidando que la distribución temporal permita una transmisión periódica de envolturas por canal. La<br />
palabra de alineamiento de trama consiste en 80 bits de los cuales 72 bits son fijos y 8 bits están reservados (A,B,...,H).<br />
Los 72 bits se generan de acuerdo a un polinomio primitivo (X 7 +X 4 +1) de un Campo de Galois 2 7 con una configuración<br />
forzada 1001101. El bit A se usa para alarma de pérdida de alineamiento de trama enviada hacia atrás al terminal remoto<br />
(A=0 alarma) y los bits B,...H se fijan en 110 0110. Es posible también el uso de 20 bits de alineamiento con un solo bit<br />
reservado (A110 1001 0000 1010 1110).<br />
En el caso de ITU-T X.56 la envoltura es de 9 bits (un bit de estado S y 8 de datos). Se trata de una multiplexación a<br />
velocidad de 56 kb/s usada en servicios satelitales del tipo SCPC (un canal por portadora).<br />
2.2- TRAMA ITU-T X.51<br />
Fig 01. Múltiplex de datos ITU-T X.50/51.<br />
En este caso la envoltura es de 10 bits y tiene reservados un bit para estado S y otro para alineamiento de trama A. Se<br />
disponen de 8 bits de datos. La tasa de información se eleva en 10/8. Con la adición de los bits de compensación P se<br />
obtiene la trama final.<br />
1103-(3)
MULTIPLEXORES DE DATOS<br />
El bit de estado S se usa para las siguientes señales, en forma cíclica, de acuerdo con numeración del ITU-T V.21/RS-232:<br />
-Bit S<br />
Descripción de la señal<br />
-105/109 Ready to send/data carrier detect<br />
-142/141 Indicator test/loop local<br />
-105 (108/107) Ready to send (data terminal/set ratio)<br />
-140/106 Loop remoto/clear to send<br />
Un canal de 9,6 kb/s tiene entonces asignados una capacidad equivalente de 12 kb/s. Si se reúnen 5 canales se llega a la<br />
velocidad de 60 kb/s. Se requiere entonces una señal adicional de 4 kb/s para llegar a los 64 kb/s. Esta señal se denomina<br />
de señal de compensación (padding). La capacidad de acomodar canales es la misma que X.50; en ambas se acomodan 5<br />
canales de 9,6 kb/s o múltiplos en las velocidades inferiores (multiplexación promiscua de datos de diferente velocidad).<br />
Cuando se trata de ingresar canales con transmisión asincrónica (datos en caracteres o señal télex), se efectúa un<br />
sobremuestreo con el propósito de convertir al canal en una señal sincrónica de alta velocidad. Por ejemplo, un canal<br />
asincrónico de 50 b/s se sobremuestrea a 2400 b/s y se lo empaqueta en la envoltura de 3000 b/s. Lo particular de X.51 es<br />
que la señal de 64 kb/s y 60 kb/s pueden ser plesiócronas. Es decir, pueden trabajar con relojes distintos (60 kHz para<br />
sincronismo de usuario y 64 kHz para sincronismo de red) y en tal caso la señal de compensación se usa para justificación.<br />
De acuerdo con el esquema de la Fig 01 los bits de compensación se colocan cada 15 bits de la envoltura.<br />
BITS DE COMPENSACIÓN. La posición de los bits de compensación P en la trama se muestra en la Fig 01 y Tabla 01.<br />
La trama de la señal de compensación consiste en 4 subtramas de 40 bits cada una discriminada de acuerdo con la Tabla<br />
01.<br />
Tabla 01. Trama para la señal de compensación en la norma ITU-T X.51.<br />
IH/NH/R<br />
IH=4+4 y NH=12 bits reservados para uso nacional.<br />
EC<br />
4 bits. Para control de errores CRC por subtrama (16 en total). Polinomio generador<br />
X 16 +X 12 +X 5 +1.<br />
F 14 bits. Alineamiento de trama (1111 1001 1010 10).<br />
S 2 bits. Para identificador de 4 subtramas (00, 01, 10 y 11).<br />
C<br />
3 bits. Para el control de justificación.<br />
N/P Para oportunidad de justificación negativa N y positiva P.<br />
Estos espacios trabajan de acuerdo con el proceso de justificación que se describe a continuación. Si las señales de 60 y 64<br />
kb/s son sincrónicas no se requiere el proceso de justificación y los bits C-N-P quedan como reserva IH.<br />
PROCESO DE JUSTIFICACIÓN. El proceso de justificación es del tipo positiva-nula-negativa. Si los relojes de 60 y<br />
64 kHz son iguales se realiza una justificación nula que consiste en colocar un relleno de justificación en el lugar N de la<br />
trama de compensación. Esta posibilidad se señala mediante los bits C=010. Cuando la velocidad del reloj de 60 kHz es<br />
mayor en forma relativa a 64 kHz, la señal de compensación debe tener una velocidad proporcionalmente menor. De esta<br />
manera algunas de las tramas tendrán 159 bits en lugar de 160. Es decir, no se coloca el lugar N y se señala mediante los<br />
C=001.<br />
Si en cambio, la velocidad del reloj de 60 kHz es relativamente menor, la señal de compensación debe ser mayor. Entonces<br />
algunas tramas tendrán 161 bits en lugar de 160. Es decir, se coloca un bit de relleno adicional P al final de la trama (dos<br />
rellenos consecutivos N-P). Esta posibilidad se indica al terminal remoto mediante los bits C=100. La longitud de trama<br />
de 159 bit equivale a una velocidad final de 63975 b/s y la longitud de 161 bit equivale a 64025 b/s. Permite una tolerancia<br />
de ±391 ppm sobre los 64 kb/s; mucho mayor que las ±100 ppm requeridos a las interfaces de 64 kb/s ITU-T G.703.<br />
El criterio de alineamiento de trama de la señal de compensación consiste en declarar la pérdida de alineamiento con 3<br />
lecturas consecutivas erradas y recuperarlo cuando se encuentran correctamente una secuencia de alineamiento.<br />
2.3- TRAMA ITU-T V.35<br />
La conversión de datos de 48 y 56 kb/s se realiza en 2 pasos: formando paquetes de 8, 9 o 10 bits de datos se convierte a<br />
60 kb/s y luego se lleva a 64 kb/s. Para 48 kb/s los paquetes de datos son de 8 bits a los cuales se adicionan un bit auxiliar<br />
y un bit de justificación de acuerdo con el esquema de la Fig 01 (60 kb/s). Para el caso de 56 kb/s en cambio, se realizan<br />
paquetes de 9 o 10 datos con un bit auxiliar (60 kb/s). Los datos de 48 o 56 kb/s son del tipo sincrónico con interfaz contra<br />
o codireccional. El conector normalizado es de 34 pin de acuerdo con ITU-T X.21bis/V.35.<br />
1103-(4)
INTERFAZ PARA REDES DE DATOS<br />
1104<br />
INTERFAZ PARA REDES DE DATOS<br />
Referido a los diversos tipos de interfaces físicas disponibles para interconectar componentes<br />
en las redes de datos. Conexiones metálicas y ópticas.<br />
1- INTERFACES ANALOGICAS<br />
CLASIFICACION. La capa 1 determina la interfaz entre el sistema y el medio de enlace: Se ocupa de los siguientes<br />
aspectos:<br />
-Propiedades de red de la interfaz (topología, tamaño o extensión, configuración, longitud, etc),<br />
-Propiedades de conexión (conector, tipo de cable, etc),<br />
-Propiedades eléctricas (nivel de tensión, impedancia, tipo de conductor, código, velocidad de bit, etc),<br />
-Protocolo de acceso al medio de enlace (en redes LAN).<br />
Este Capítulo solo se ocupa de un elemento hasta cierto punto trivial: el conector de salida de los equipos. En la siguiente<br />
Tabla 01 se indica una clasificación de interfaces físicas utilizadas en el mercado.<br />
Tabla 01: Clasificación de interfaz de datos en la capa 1 (nivel físico).<br />
Interfaz Señales Standard<br />
Analógica 9,6, 19,2 kb/s RS-232-D; ITU-T V.28/24 X.21; ISO 2110<br />
Nx64 kb/s, 2 Mb/s EIA-530; ITU-T V.11/V.35; ISO 4902<br />
Digital 64 kb/s ITU-T G.703 Co-Dir y Contra-Direccional<br />
144 kb/s Red ISDN (ITU-T Serie I)<br />
2, 8, 34, 140, 155 Mb/s Red PDH, SDH (ITU-T G.703)<br />
4, 10, 16, 100 Mb/s Red LAN (IEEE 802).<br />
1.1- INTERFAZ: RS-232<br />
Se trata de la interfaz desbalanceada diseñada para velocidades muy bajas. Por definición de standard se aplica hasta 20 kb/s<br />
pero puede ser aplicada a velocidades algo superiores. Permite interconectar una PC con otra PC o con un módem de datos<br />
externo. En comunicaciones es la forma de común de unir a un Notebook con un equipo para la gestión. Las características<br />
más importantes son: baja velocidad, baja longitud, conexión desbalanceada. Las normas involucradas son la RS-232 para la<br />
EIA de USA y las ITU-T V.24/28.<br />
RS-232: La organización EIA de USA determina la interfaz para la comunicación punto-a-punto en dos elementos: el equipo<br />
terminal de red DTE (Data Terminal Equipment) y el equipo de comunicaciones DCE (Date Communication Equipment).<br />
La norma RS-232 (Recommended Standard) de la EIA es equivalente a otras normas del ITU-T V.24/V.28/ISO-2110.<br />
Las características de RS-232 son:<br />
-La RS-232 comenzó en 1962 (históricamente al inicio de los computadores) y en 1969 se emitió la versión RS-232-C.<br />
-En 1987 la versión RS-232-D introdujo y normalizó:<br />
.el conector Tipo-D de 25-pin (conocido como DB-25, ver la figura anexa),<br />
.la posibilidad de loopback de tipo local o remoto para prueba de transmisión de datos y<br />
.la pantalla (shield) sobre el cable de interconexión.<br />
-RS-232 es una interfaz desbalanceada: los hilos se refieren a una tierra común (pin 7 de DB-25 en la Tabla 02 y Fig 01).<br />
-Una interfaz desbalanceada determina una longitud corta de cable debido a los efectos de diafonía entre hilos de conexión.<br />
-Se especifica una velocidad de aplicación entre 2,4 y 56 kb/s.<br />
-La longitud máxima de cable es de 60 mts a 2,4 kb/s; 15 mts a 9,6 kb/s y 2,6 mts a 56 kb/s.<br />
-Los valores de tensión determinan el valor binario 1 para tensiones entre –3 V y –25 V y el binario 0 entre +3 V y +25 V.<br />
-Los valores comprendidos entre +3 y –3 Volt no son interpretados como señal.<br />
-Para circuitos balanceados se tiene RS-422-A (similar a V.11/X.27) y RS-423-A para desbalanceados (V.10/X.26).<br />
La mayoría de las puertas de comunicación se realiza mediante un chip denominado USART (Universal<br />
Synchronous/Asynchronous Receiver/Transmitter). Se trata de un chip de 40 contactos con memoria buffer para la<br />
conversión de datos paralelo (desde DTE) hacia datos serie (desde línea, conector RS-232).<br />
Este circuito entrega las siguientes funciones:<br />
1104-(1)
INTERFAZ PARA REDES DE DATOS<br />
-Convierte los datos serie a paralelo y viceversa;<br />
-Detecta algunos problemas limitados (paridad, falta de delimitación);<br />
-Detecta datos desde el enlace o desde el DTE;<br />
-Selecciona los bits de stop para un sistema asíncrono;<br />
-Selecciona paridad par o impar.<br />
Las normas del ITU-T son en muchos casos equivalentes a las de EIA. Sin embargo, en este caso se requiere un conjunto de<br />
normas para abarcar todas las funciones: características eléctricas en V.28; características de comunicaciones en V.24 y el<br />
conector en las normas ISO.<br />
Fig 01. Conector DB-25 (ISO 2110): señales en cada pin de conexión y dirección entre DTE y DCE.<br />
1.2- INTERFAZ ITU-T V.28/V.24/ ISO 2110.<br />
Estas normas determinan el equivalente a RS-232-D.<br />
-La norma ITU-T V.28 especifica las características eléctricas de la interfaz en cada hilo.<br />
-V.24 detalla el elenco de señales en cada pin del conector.<br />
-ISO 2110/... determina el conector.<br />
En ITU-T V.28 se define una interfaz realizada mediante una línea desbalanceada; también la longitud del enlace máxima se<br />
especifica en 15 mts. El nivel de señal es ≤-3 V para estado Off (1) y ≥+3 V para estado On (0). La línea puede encontrarse<br />
cargada con Ro= 3 kohm y con una tensión ≥7 V (≤15 V circuito abierto). El código de línea utilizado es el NRZ (Non<br />
Return to Zero) bipolar o NRZI (NRZ Inverted). El NRZI codifica los ceros en forma de polaridad alternada y los unos con<br />
la misma polaridad del pulso anterior.<br />
En la norma V.24 se determina su aplicación tanto para datos asincrónicos como sincrónicos. Se detalla el elenco de<br />
contactos (pin) entre el Terminal DTE (usuario terminal) y el DCE (módem de comunicaciones). Por ejemplo, para el<br />
conector normalizado mediante ISO-2110 de 25 pin tipo-D (DB-25) se tiene la distribución de señales por pin (similar a RS-<br />
232-C) o por hilo (serie 100 de V.24) que se muestra en la Tabla 02.<br />
Se definen las siguientes señales:<br />
-Señales de Tierra para retorno en interfaces balanceadas y para pantalla del cable.<br />
-Señales de datos desde el DTE y desde el DCE.<br />
-Señales de reloj para temporización de los datos.<br />
-Señales de test para efectuar loopback de prueba.<br />
-Señales de control para supervisar el flujo de los datos e indicar el estado de la conexión.<br />
Las señales de control son 6. La señal DSR indica que el módem se encuentra encendido y conectado al canal de telefonía.<br />
La señal DTR indica el mismo estado que DSR pero desde el DCE. La señal RTS es emitida para indicar que DTE quiere<br />
emitir datos. La respuesta afirmativa del DCE es la señal CTS. La señal DCD indica que el módem recibe la portadora por el<br />
canal.<br />
1104-(2)
INTERFAZ PARA REDES DE DATOS<br />
En las normas ISO se definen el conector utilizado en las interfaz hasta 64 kb/s. El tipo de conector depende de la velocidad<br />
y tipo de conexión. Por ejemplo:<br />
-ISO-2110.<br />
-ISO-4902<br />
-ISO-4903<br />
-ISO-2593<br />
Es el conector DB-25 con 25 pines que permite la operación similar a RS-232.<br />
Es de 9 pin (DB-9) y opera normalmente en forma similar a DB-25.<br />
Es de 15 pin (DB-15) similar a los anteriores. Utilizado como interfaz AUI hacia una red de área local.<br />
Es de 34 pines es muy usado para enlaces sincrónicos balanceados a Nx64 kb/s (interfaz V.35).<br />
Los 3 primeros tipos de conectores son usados para conexiones de datos de tipo desbalanceado. Los 3 se utilizan en enlaces<br />
asincrónicos. El conector DB-25 se utiliza también para conexiones balanceadas. El ISO-2593 no es de formato tipo-D (tiene<br />
un número par de pines, distribuidos en 4 columnas) y se usa como interfaz V.35 balanceada. Se entiende por conexión<br />
asincrónica cuando entre un paquete de datos y otro no se dispone de señal alguna en el enlace; por sincrónico se entiende<br />
cuando el tiempo entre paquetes se ocupa con señal de relleno.<br />
Tabla 02: Funciones por hilo para distintos tipos de interfaz.<br />
Señal Descripción Sigla Origen RS-232 RS-232 RS-422 ITU-T V.35<br />
25-pin 9-pin 25-pin 34-pin<br />
Tierra Protective Ground (Shield) PG 1 5 1 A<br />
Signal Ground (Common Return) SG 7 7 B<br />
Datos Transmitted Data TD DTE 2 3 2-14 P-S<br />
Received Data RD DCE 3 2 3-16 R-T<br />
Reloj Transmit Clock from DTE TTC DTE 24 24-11 U-W<br />
Transmit Clock from DCE TC DCE 15 15-12 Y-AA<br />
Receive Clock from DCE RC DCE 17 17-9 V-X<br />
Control Request to Send RTS DTE 4 7 4-19 C<br />
Clear to Send CTS DCE 5 8 5-13 D<br />
Data Set Ready DSR DCE 6 6 6-22 E<br />
Data Terminal Ready DTR DTE 20 4 20-23 H<br />
Data Carrier Detect DCD DCE 8 1 8-10 F<br />
Ring Indicator RI DCE 22 9 J<br />
Test Remote Digital Loopback RLB DTE 21 21<br />
Local Analog Loopback LLB DTE 18 18<br />
Test Mode TM DCE 25 25<br />
INTERFAZ X.21. Es la interfaz preparado para acceso a las redes X.25/75. En el caso de la Interfaz usuario-a-nodo la<br />
velocidad es de 9,6 o 19,2 kb/s. La interfaz de ITU-T X.21/ V.24 con caracteres de 8 bits. El conector de salida es del tipo<br />
ISO-4903 de 15 pin y las características de cada hilo es V.28. Son 8 hilos (total de 15 pin) que envían y reciben señales y<br />
datos entre el DTE-DCE. El protocolo entre nodos es el X.75 con velocidad de Nx64 kb/s y con interfaz del tipo V.11.<br />
1.3- INTERFAZ: RS-422; V.11/V.35<br />
La interfaz balanceada utiliza el mismo tipo de conector DB-25 o ISO-2593. Pero al no utilizar un único hilo de retorno para<br />
todas las señales (utiliza un par de hilos para cada señal) es posible acceder a mayor longitud de conexión. También es<br />
posible tener velocidades más altas Nx64 kb/s. Nuevamente nos encontramos con normas de EIA e ITU-T para su definición.<br />
EIA-530 (RS-422-A/423-A). La norma RS-449 de EIA del año 1977 tenía la intensión de reemplazar la RS-232 para<br />
mejorar la velocidad y distancia. Había sido definida sobre 37-pin y no ha tenido aplicación comercial. En 1987 se introduce<br />
la norma EIA-530 para operar desde 20 kb/s hasta 2 Mb/s sobre el conector de 15-pines.<br />
Las especificaciones eléctricas se encuentran en RS-422-A/423-A. En tanto RS-232 se diseño para la tecnología discreta la<br />
EIA-530 lo es para la tecnología de circuitos integrados. En RS-422-A es una transmisión balanceada con polaridad<br />
alternada desde 1200 mts a 100 kb/s y 12 mts a 10 Mb/s. En RS-423-A la conexión es desbalanceada con 10 mts a 300 kb/s.<br />
ITU-T V.11. (equivalente a X.27). Esta interfaz se realiza mediante un enlace simétrico de doble corriente para datos hasta<br />
de 10 Mb/s. El enlace está alimentado por un generador equilibrado. La suma algebraica de los potenciales de los terminales<br />
respecto de tierra será constante.<br />
En el estado binario 0 (señal de trabajo) el hilo A es positivo respecto a B y en el estado 1 (señal de reposo) es negativo<br />
respecto de B. Solo se considera válido si la diferencia de potencial Va-Vb es mayor de ≥0,3 V. La resistencia interna del<br />
generador es 100 ohm y la diferencia de potencial máxima es 3 V. La máxima longitud para una velocidad de 64 kb/s es del<br />
orden de los 1000 mts con un par de 0,5 mm de diámetro.<br />
1104-(3)
INTERFAZ PARA REDES DE DATOS<br />
ITU-T V.35: Esta norma es una alternativa a V.11 para una línea equilibrada (balanceada) con señal de -0,55 V (±20%) para<br />
un 1 y de +0,55 V para un 0. La impedancia de carga es 100 ohm. La aplicación de cada uno de los 34-pin del conector se<br />
indica en la Tabla 02. Esta interfaz es utilizada para conexiones balanceadas a velocidad Nx64 kb/s.<br />
Para las interfaces balanceadas V.11 se dispone del conector ISO-4902 de 37-pin para la red telefónica y el ISO-4903 de 15-<br />
pin para la red de transmisión de datos. El conector utilizado para la interfaz V.35 se denomina Winchester (ISO 2593) y es<br />
de 34-pin.<br />
1104-(4)
INTERFAZ PARA REDES DE DATOS<br />
2- INTERFAZ G.703<br />
Las interfaces anteriores se pueden denominar como analógicas debido a que las señales son transmitidas como valores de<br />
tensión (código NRZ activado por tensión). Las interfaces que siguen se denominan digitales debido a que las señales se<br />
codifican mediante códigos definidos en la norma ITU-T G.703.<br />
2.1- INTERFAZ G.703 A 64 kb/s.<br />
Se realiza mediante pares simétricos de 120 ohm resistivos con tensión ±1 V y tolerancia del 10%. La velocidad es de 64<br />
kb/s y la tolerancia de 100 ppm. La ecualización automática a la primer armónica de señal es de 0 a 3 dB con ley √f. El<br />
número de pares requeridos depende de la dirección del reloj. Se distinguen 3 variantes.<br />
-La Interfaz Codireccional lleva los datos y el reloj en el mismo sentido, por lo cual se puede usar un par balanceado para la<br />
conexión en cada dirección. Los datos (NRZ) y el reloj (temporización de bit a CK64 kHz y octeto CK8 kHz) se codifican<br />
de acuerdo con las siguientes reglas:<br />
.El bit 1 se reemplaza por un ciclo de reloj CK de 64 kHz y el bit 0 por dos ciclos de un reloj de 128 kHz.<br />
.Se procede a la alternancia en polaridad AMI con excepción de los ciclos 7 y 8 (al final del reloj de octeto).<br />
.En este caso se viola la alternancia para indicar el final del byte (clock de 8 kHz).<br />
-La Interfaz Contradireccional lleva el reloj desde un equipo hacia el otro tanto para transmisión como recepción. Por lo<br />
tanto, requiere de 2 pares balanceados como medio de enlace en cada sentido. Los datos se codifican en código AMI<br />
alternando la polaridad de los bit 1. Los relojes CK64 y CK8 se llevan en una alternancia AMI del reloj CK64 con excepción<br />
de los dos últimos ciclos del reloj CK64 al final de CK8.<br />
-Reloj centralizado. En este caso el reloj exterior se deriva para alimentar al equipo terminal DTE y de comunicación de<br />
datos DCE.<br />
2.2- INTERFAZ G.703 PARA PDH Y SDH.<br />
La interfaz de los multiplexores PDH se muestra en la Tabla 03. El código de línea es el HDB-3 para las velocidades hasta<br />
34 Mb/s y el CMI para 140 Mb/s y STM-1.<br />
Tabla 03a. Características de la interfaz eléctrica PDH.<br />
Jerarquía Canal Primera Segunda Tercera Cuarta y STM-1<br />
Velocidad kb/s 64 2048 8448 34368 139264 y 155520<br />
Tolerancia ppm ±100 ±50 ±30 ±20 ±15<br />
Tensión Vpp ±1 ±2,37 ±2,37 ±1 ±0,5<br />
Tolerancia % 10 10 10 10 10<br />
Código de línea Co-Dir. HDB3 HDB3 HDB3 CMI<br />
Ancho pulso nseg 59 14,55 7,18<br />
Impedancia Ohm 120 75 75 75 75<br />
Alternativa<br />
3V/120ohm<br />
Ecualización dB 3dB/128K 6dB/1M 6dB/4M 12dB/17M 12dB/70M<br />
Secuencia prueba 2 11 -1 2 15 -1 2 15 -1 2 23 -1 2 23 -1<br />
Se utilizan pares coaxiales para la conexión de este tipo de señales. A continuación en la Tabla 03b se indica la atenuación<br />
por unidad de longitud del coaxial a la frecuencia de primer armónica y la longitud máxima de la conexión.<br />
Tabla 03b. Características de la interfaz coaxial PDH.<br />
Tributario Ecualización Atenuación Longitud<br />
2 Mb/s 6 dB/ 1 MHz 1,48 dB/100m 405 mts<br />
8 Mb/s 6 dB/ 4 MHz 2,96 dB/100m 202 mts<br />
34 Mb/s 12 dB/17 MHz 6,10 dB/100m 197 mts<br />
140 Mb/s 12 dB/70 MHz 12,4 dB/100m 97 mts<br />
155 Mb/s 12,7dB/77 MHz 13,0 dB/100m 97 mts<br />
CÓDIGO HDB3. (High Density Bipolar) Este código permite una alta densidad de pulsos binarios para mantener la<br />
temporización de línea. Se utiliza en la interfaz desde 2 a 34 Mb/s. Las reglas de codificación son:<br />
-Los bits 1 se alternan en polaridad y su duración se reduce al 50% (RZ= Return to Zero).<br />
-En otras palabras, se transmite un ciclo de reloj (10) con polaridad alternada. Los bits 0 se transmiten como 0 Volt.<br />
-Una secuencia 0000 se reemplaza por 000V o R00V: V=1 es un pulso de violación y R=1 es de relleno.<br />
1104-(5)
INTERFAZ PARA REDES DE DATOS<br />
-Las violaciones se encuentran alternadas entre sí. Si existe R lleva la misma polaridad que V.<br />
-Luego de una violación el siguiente pulso lleva polaridad contraria.<br />
-Se coloca 000V cuando el pulso anterior a V tiene igual polaridad que V; en caso contrario se coloca R00V.<br />
-Si entre violaciones consecutivas el número de bits 1 es impar se coloca 000V, de lo contrario si es par se coloca R00V.<br />
Estas reglas aseguran:<br />
-Equiprobabilidad de símbolos, y por lo tanto ausencia de componente de corriente continua.<br />
-Esto es indispensable para la transmisión por pares balanceados o coaxiales.<br />
-Un máximo de 3 ceros consecutivos, lo que permite mantener la temporización del receptor.<br />
-Transmisión de datos y reloj por el mismo par, lo cual queda asegurado por el reemplazo del bit 1 por un ciclo de reloj.<br />
-La decodificación es muy simple ya que solo existen dos posibilidades de pulsos con igual polaridad 10001 y 1001.<br />
-La primer alternativa corresponde a 1000V y la segunda a R00V.<br />
CÓDIGO CMI. El código adoptado para STM-1 es el CMI (Inversión de Marcas Codificadas). Se trata del mismo código<br />
previsto para la interfaz PDH de 139264 kb/s. El nivel de tensión de pico-a-pico es 1±0,1 Vpp. La máxima pérdida de<br />
inserción ecualizable para el cable coaxial a 78 MHz es de 12,7 dB siguiendo la ley √f. El ITU-T determina también la<br />
forma de los pulsos CMI y tolerancias, conocidas como plantilla del pulso.<br />
Las reglas de codificación para CMI son: los bits 1 se reemplazan por 11 y 00 en forma alternada y los bits 0 se<br />
reemplazan por 01 (un ciclo de reloj). Estas reglas determinan las siguientes características: Se trata de un código binario<br />
(2 niveles) y bipolar; se dispone de una equiprobabilidad binaria. Esto asegura que no existe componente de corriente<br />
continua. Los permanentes cambios de polaridad aseguran la recuperación del reloj en recepción. La frecuencia de reloj se<br />
duplica.<br />
1104-(6)
INTERFAZ PARA REDES DE DATOS<br />
LAMINA 01. A la izquierda una serie de conectores típicos: V.35 (ISO-2593); DB-37; DB-25 y DB-15. A la derecha una<br />
serie de fotografías de la interfaz DB-25 y DB-15 (interfaz AUI hacia una red LAN); luego una tarjeta con conectores V.35;<br />
una serie de conectores para G.703 coaxial y conectores para una interfaz FDDI.<br />
1104-(7)
INTERFAZ PARA REDES DE DATOS<br />
3- OTRAS INTERFACES<br />
3.1- CABLEADO ESTRUCTURADO<br />
El cableado estructurado era desconocido hasta el desmembramiento de la Bell en USA en 1984. Las opciones eran tantas<br />
que se intervino mediante la EIA/TIA aprobando las normas en 1991 por ANSI. Consiste en equipos y accesorios de cables y<br />
conexión, métodos de instalación y gestión de funcionamiento del cableado para telefonía y redes de datos. Tiene en cuenta<br />
la conexión física sin considerar los protocolos.<br />
Los conectores definidos son los RJ11 (Registered Jack de BellSystem) y RJ45 (normalizado en ISO-8877). El RJ11 posee 6<br />
pines (3 pares) y es usado para telefonía mientras que RJ45 posee 8 pines (4 pares) y es usado en redes de datos. Las normas<br />
T568A y T568B definen conectores de 8 pines (4 pares) pero tienen los pares 2 y 3 invertidos. La relación entre pines y<br />
pares en el conector RJ45 de 8 pines, es la siguiente:<br />
Par 1 2 3 4<br />
Norma T568A 4-5 3-6 1-2 7-8<br />
Norma T568B 4-5 1-2 3-6 7-8<br />
Color Azul Rojo Verde Marrón<br />
La norma T568A se prefiere porque es compatible con las normas USOC (Universal Service Ordering Code) de 1 y 2 pares.<br />
El cable para patch-cord tiene el código de colores de la tabla anterior.<br />
EIA/TIA T568 (Telecomm Industries Association) Se han definido 5 categorías de cables del tipo UTP (Unshielded Twisted<br />
Pair). Las categorías 3 a 5 corresponden a cables de 6,35 mm de diámetro con (generalmente) 4 pares trenzados de 100 ohm<br />
en su interior. El trenzado de los pares permite reducir la diafonía. El conductor es del tipo 24AWG. La cubierta exterior es<br />
Hi-Flex con blindaje de Aluminio y Mylar.<br />
Las categorías definidas son:<br />
Categoría 1: Cable trenzado sin-pantalla para voz (sin aplicación para datos).<br />
Categoría 2: Cable trenzado sin-pantalla hasta 4 Mb/s. El cable contiene 4 pares.<br />
Categoría 3: Cable trenzado hasta 16 Mb/s (Token Ring, Ethernet 10BaseT y 100VG-AnyLAN).<br />
Categoría 4: Cable hasta 20 Mb/s para Token Ring.<br />
Categoría 5: Cable hasta 100 Mb/s para CDDI y 100VG-AnyLAN.<br />
Tabla 04. Características de la interfaz para cableado estructurado.<br />
Categoría Atenuación dB/100mts dB/100mts a 16 MHz NEXT dB a 16 MHz<br />
3 2,3 . √f 0,7
INTERFAZ PARA REDES DE DATOS<br />
3.2- INTERFAZ ISDN.<br />
INTERFAZ U. El Terminal de Red NT1 (Network Terminal) incluye funciones equivalentes a la capa 1. Esta Interfaz<br />
equivale a la separación entre el medio físico y el sistema abierto para la ISDN. Las funciones que cumple el NT1 son:<br />
Terminación de línea de transmisión, Funciones de mantenimiento y control de calidad, Temporización y Multiplexación,<br />
Transferencia de energía y Terminación de interfaz.<br />
El terminal de red será provisto por el operador de la ISDN, mientras que el equipo terminal seguramente será adquirido<br />
por el usuario entre los distintos modelos ofrecidos a tal efecto. Sin embargo, puede ser que un usuario con equipos<br />
terminales que no están producidos especialmente para la ISDN desee conectarse a ella. Para este caso se dispondrán de<br />
Adaptadores Terminales AT. Como equipos terminales no solo deben contar con los servicios de telefonía o datos a 144<br />
kb/s, sino que debemos recordar la existencia de conexiones desde Redes de Área Local LAN (Local Área Network) y de<br />
centrales de conmutación privadas PABX (Private Automatic Branch Exchange).<br />
COMUNICACIÓN ENTRE TE Y NT. En ITU-T I.430 se describe la forma de comunicación entre el equipo terminal<br />
del usuario TE y el terminal de la red NT; en otras palabras, se describe la interfaz S para un usuario de canal básico<br />
2B+D. Para el usuario de un canal de acceso primario se dispone de una interfaz a 2048 kb/s similar a los sistemas de 2<br />
Mb/s por pares metálicos tradicionales.<br />
Se requiere transmitir una velocidad efectiva de 144 kb/s consistente en 2 canales B de 64 kb/s de información cada uno y<br />
un canal D a 16 kb/s para la señalización. Por ello se usará un par de conductores balanceado para cada sentido de<br />
transmisión. La velocidad real de transmisión será de 192 kb/s ±100 ppm debido al agregado de bits de servicio. Se<br />
admite una ecualización de 6 dB a 96 kHz con ley √f. El conector se denomina ISO 8877 para interfaz física ISDN de 8<br />
pin (2 hilos de transmisión, 2 hilos de recepción y 4 hilos de alimentación).<br />
TRAMAS INVOLUCRADAS. Las tramas de comunicación entre TE y NT son distintas. Ambos sentidos tienen una trama<br />
de 48 bits pero en el sentido TE-NT la trama tiene 2 bits de corrimiento. El código es pseudo-ternario (para obtener<br />
corriente continua nula). Existen bits que equilibran la componente de corriente continua. La transmisión de canal B se<br />
hace mediante Bytes completos B1-B2. Cada trama tiene 2 Bytes para el canal B y 4 bits para el canal D. En el sentido de<br />
NT-TE se tiene un canal de eco (bit E). Se disponen de bits para alineamiento de trama (F,FA,N) y para el alineamiento de<br />
multitrama se tiene el bit M. El NT se encuentra en estado de bajo consumo cuando no trabaja y la activación-desactivación<br />
del NT se logra mediante el protocolo del bit A.<br />
INTERFAZ S. Según ITU-T I.430 permite los siguientes tipos de conexiones NT-TE:<br />
-Conexión punto a punto por pares balanceados de longitud máxima 1 Km (ecualización de 6 dB de atenuación a la<br />
frecuencia de 96 kHz). El tiempo de propagación es de 10 a 42 µseg (10,4 µseg corresponden a los 2 bits de<br />
desplazamiento más 6 bits de retardo máximo).<br />
-Conexión punto a multipunto por 2 pares balanceados (bus) con un máximo de 8 usuarios. El bus tiene una longitud<br />
máxima de 150 o 500 mts (bus pasivo corto o extendido). En el bus pasivo corto los NE se conectan en cualquier punto<br />
del bus. El límite de esta conexión está dada por el retardo entre distintos terminales (10 a 14 µseg) y no por la atenuación.<br />
La longitud es de 200 mts para bus de 150 ohm y 100 mts para 75 ohm. Por ejemplo: un sistema comercial propone la<br />
separación entre NT adyacentes inferior a 25 o 50 m y es cargado con una impedancia de 100 ohm. El TE se conecta<br />
mediante un cable de hasta 10 m y con un conector de 8 contactos (ISO 8877) al cable que funciona de bus para el NT. El<br />
bus pasivo extendido puede adquirir hasta 1000 mts dependiendo del conductor usado. Los terminales se encuentran en el<br />
extremo del bus.<br />
COMUNICACIÓN DE TR AL NODO ISDN. La conexión entre el TE y NT se efectúa mediante 2 pares balanceados<br />
porque la distancia es relativamente corta, dentro del mismo ámbito del usuario. En cambio, la conexión desde el NT al<br />
terminal de línea LTU (Line Terminal Unit) la conexión se debe efectuar mediante un solo par y sobre la misma red<br />
existente de planta externa para economía de implementación.<br />
En ITU-T G.961 se enumeran una serie de soluciones implementadas por distintos países y empresas. Las condiciones<br />
genéricas que deben cumplir todos los tipos de códigos son las siguientes: Llevar la señal 2B+D, Llevar información de<br />
reloj de bit y octeto, Llevar información de alineamiento, Producir la activación y desactivación del NT en reposo,<br />
Telealimentar al regenerador o NT desde el LTU, Permitir acciones de operación y mantenimiento, No tener componente<br />
de corriente continua y Permitir la transmisión bidireccional por un solo par.<br />
CÓDIGO 2B1Q. Este código (ANSI T1.601) convierte 2 estados binarios en 1 cuaternario. De esta forma los estados<br />
binarios 10/11/01/00 se convierten en los estados cuaternarios +3/+1/-1/-3. Los niveles de tensión son 2,5 y 0,833 V. La<br />
1104-(9)
INTERFAZ PARA REDES DE DATOS<br />
trama consiste de 120 estados cuaternarios. Los primeros 9 estados se usan para el alineamiento de trama (+3/+3/-3/-<br />
3/-3/+3/-3/+3/+3), mientras que los últimos 3 estados se usan para funciones de encabezado (mantenimiento, detección<br />
de error, estado de potencia). Los 108 estados restantes son para 12 secuencias del canal 2B+D. Las tramas en ambos<br />
sentidos (NT a LTU y LTU a NT) son iguales pero desde NT a LTU se encuentra retardada 60 símbolos cuaternarios (la<br />
mitad de la trama).<br />
El canal de mantenimiento ocupa información de operaciones (48 bit), información de paridad para control de errores (12<br />
bit) y bits reservados (12 bit). El agregado de información para mantenimiento y alineamiento incrementa la velocidad de<br />
144 a 160 kb/s y la codificación la reduce a la mitad (80 kBd). El valor de ecualización es de 45 dB lo que permite<br />
alcanzar 7,2 Km de longitud con pares de 0,6 mm. Está prevista una aleatorización idéntica a la del código MMS43, con<br />
el mismo polinomio generador. El arranque del NT desde el estado de bajo consumo es mediante una frecuencia de 10<br />
kHz, transmitida como una secuencia de código cuaternario.<br />
3.3- INTERFAZ OPTICA.<br />
FIBRA OPTICA. Son tres los tipos de fibras ópticas usadas en redes de datos:<br />
-FO 62,5/125 µm. Se trata de una FO multimodo MM (MultiMode) con perfil de índice de refracción gradual (Graded<br />
Index). Este tipo de FO es una normalización norteamericana y es usada en redes de datos de alta velocidad del tipo FDDI,<br />
para conexiones dúplex en anillos. Se suele conectorizar mediante terminales ST, SC o FDDI.<br />
-FO 50/125 µm. Esta FO multimodo MM con perfíl de índice parabólico es normalizada por ITU-T G.651. Usadas en la<br />
actualidad en redes de datos de corta longitud (hasta 2 km) fue la única FO disponible hasta inicios de los años 80. Se<br />
usaba en 850 o 1300 nm.<br />
O STD 9/125 µm. Es del tipo monomodo SM (SingleMode) normalizada en ITU-T G.652. Se trata de la FO más popular<br />
en redes de telecomunicaciones actuales. Es factible de usarse en 1300 y 1550 nm. Sin embargo, debido a la dispersión<br />
cromática esta FO está optimizada para la segunda ventana donde el cero de dispersión se encuentra en 1300 nm.<br />
CONECTORES. Los conectores están compuestos de tres elementos: Un cuerpo exterior de plástico o de metal. Un<br />
mecanismo de soporte del conector al acoplador (unión doble) del tipo roscado o de inserción push-pull. Un ferrule o<br />
casquillo que posee un anillo de posicionamiento para la sintonía del conector. El material utilizado en la ferrule es la<br />
zirconia con un diámetro exterior de 2,499 mm (tolerancia 0,5%). Se admite un desvío de la forma cilíndrica, de la rugosidad<br />
de la superficie y ovalidad inferior al 0,5%.<br />
El conector tipo FC es metálico y con inserción a rosca; el conector tipo SC es de plástico y con inserción push-pull. En la<br />
mayoría de las aplicaciones con fibras ópticas se desea un cable conectorizado en sus extremos para unir el cable de<br />
transporte con el terminal óptico. El Jumper/Patchcord es un tramo de cable simplex monofibra o dúplex con ambos<br />
extremos conectorizados, mientras que un Pigtail tiene un solo extremo conectorizado y el otro extremo se empalma<br />
mediante fusión al cable óptico. En el caso de los jumper es posible la conexión de distintos tipos de conectores en cada<br />
extremo. Se disponen de distintos tipos de conectores que son enumerados en la Tabla 06.<br />
1104-(10)
INTERFAZ PARA REDES DE DATOS<br />
Tabla 06. Tipos de conectores para fibras ópticas.<br />
-FC (Fiber Conector). Se produce en las técnicas APC y PC (Phisic Contact). El tipo APC posee una ferrule<br />
con acabado en ángulo. El ángulo especificado es de 8 grados con lo que se logra optimizar la pérdida de<br />
retorno (superior a 65 dB). El tipo PC puede entregar características PC, SuperPC y UltraPC; se diferencian<br />
en la pérdida de retorno. El conector de Pulido Convexo PC tiene la pérdida de retorno comprendida entre<br />
27 y 40 dB; en el caso SuperPC se encuentra entre 40 y 50 dB; para UltraPC se obtiene más de 50 dB.<br />
-SC Sigue la norma americana de la Bell, sin partes metálicas. Las dimensiones están en la norma EN 186000.<br />
El casquillo (Ferrule) utilizado en los conectores FC y SC es el mismo. El material utilizado es la zirconia<br />
con un diámetro exterior de 2,499 mm (tolerancia 0,5%). Se admite un desvío de la forma cilíndrica, de la<br />
rugosidad de la superficie y ovalidad inferior al 0,5%.<br />
-E-2000 (conocido también como LSH). Son del tipo contacto físico entre extremos del ferrule. Su principal<br />
particularidad es el mecanismo push-pull para el conectorizado. Posee una tapa protectora en el extremo<br />
que cubre al extremo del ferrulle en condición de no contacto. Cuando se inserta el conector en el<br />
adaptador se acciona un obturador interno que retrae la tapa protectora. El conector dispone también de un<br />
gatillo para la extracción. En tanto el adaptador posee un alineador interno para los ferrule.<br />
-ST Son utilizan especialmente para las redes de datos privadas. Se fabrican para fibras ópticas del tipo<br />
multimodo y monomodo, adaptándose mejor al primer tipo. Los jumpers generalmente se entregan en<br />
forma simplex y dúplex, con uno y dos cables monofibra.<br />
-FDDI Trabaja sobre fibras ópticas multimodo del tipo 50/125 o 62,5/125 μm. Este tipo de conector es doble<br />
(dúplex) para permitir la formación de dos anillos unidireccionales. Se disponen de patchcord con<br />
terminación FDDI de ambos extremos o con terminación ST en un extremo. El conector ST es también<br />
usado en redes de datos de alta velocidad (100 Mb/s).<br />
-Escon (similar a FDDI de IBM). Es del tipo dúplex. Existe en la versión multimodo y monomodo. Dispone de una<br />
protección de los ferrule mediante un retráctil. El ferrule es de cerámica.<br />
-DIN Sigue la norma DIN 47255 y es utilizado por algunas empresas alemanas (Siemens).<br />
1104-(11)
INTERFAZ PARA REDES DE DATOS<br />
LAMINA 02. CABLEADO ESTRUCTURADO. Bastidor típico para concentración del cableado estructurado de telefónia y<br />
redes de datos. Componentes de cableado y cables de tipo UTP.<br />
1104-(12)
ENLACE DE DATOS-CAPA 2<br />
ENLACE DE DATOS-CAPA 2<br />
Acerca de los protocolos utilizados en la capa de enlace de datos (capa 2) del modelo <strong>OSI</strong>,<br />
definido como HDLC y de otras variantes familiares.<br />
1105<br />
1- PROTOCOLOS<br />
1.1- CLASIFICACIÓN DE PROTOCOLOS<br />
La colección de protocolos que forman las distintas capas se denomina Protocol Suite o Protocol Stack. En la capa 2 se<br />
distinguen los protocolos orientados al carácter COP y al bit BOP. Un resumen de sus características se muestra en la Tabla<br />
01.<br />
PROTOCOLOS COP. Los COP son protocolos de la década `60.<br />
-Cuando se disponen de usuarios COP el acceso a redes de datos se efectúa mediante ensambladores de paquetes.<br />
-Un ensamblador PAD es usado para máquinas teletipo (código Baudot) en accesos X.25.<br />
-El código ASCII (American Standard Code for Information Interchange) es de 1963 y reemplaza al código telegráfico.<br />
-ASCII es una norma ANSI con palabras de 7 bits (Tabla 02).<br />
-Sucesivamente se tiene el código RASCII (Revised ASCII), el USASCII (United States ASCII) y el CCITT Nº5 (V.3).<br />
-El CCITT Nº5 contiene: un bit de start, 7 bits de información, un bit de paridad y un bit de stop (coherente con ASCII).<br />
-Muchas veces los protocolos asincrónicos se ensamblan como caracteres dentro de una trama sincrónica.<br />
-Tal es el caso del protocolo Polling, analizado más adelante.<br />
Tabla 01: Comparación entre protocolos COP y BOP.<br />
Protocolo Orientado al Caracter Orientado al Bit<br />
Asincrónico 1 )<br />
Sincrónico<br />
Generación de datos Start-Stop Continua<br />
Ejemplos de protocolos ASCII, CCITT No5 HDLC,LAP,LLC<br />
Inicio de trama SYN SYN Bandera<br />
Cierre de trama Caracteres Bandera<br />
Retransmisión Stop-and-wait Go-back-N<br />
Tamaño del crédito Ventana 1 Ventana 7 o 127<br />
Formato de trama Varios Único<br />
PROTOCOLOS BOP. Los protocolos BOP se han diseñado en la década `70 para la operación independiente del tipo de<br />
código usado (transparencia); la adaptación a conexiones punto a punto, multidrop y loopback, la transferencia de datos halfdúplex<br />
y full-dúplex y una elevada eficiencia con mínimo encabezado y seguridad a la pérdida de datos.<br />
SDLC (Synchronous Data Link Control). Es originario de IBM-1969 y pertenece al modelo de capas SNA (System Network<br />
Architectura) de IBM-1974. Es usado como protocolo de sus equipos para conexión de Mainframe y terminales. En tanto<br />
SNA se usa para arquitecturas simples de computadoras IBM, el modelo ISO se usa para redes complejas de sistemas<br />
abiertos. Existen además varios protocolos propietarios de empresas de computación como ser BDLC (Burroughs DLC) y<br />
UDLC (Univac DLC) para uso de un hardware específico.<br />
1.2- PROTOCOLO BSC-POLLING<br />
BSC (Binary Synchronous Communication). Tiene una velocidad entre 1200 y 9600 b/s y es estándar de facto de IBM-1966<br />
(familia 3780 y 3270). Se usa para la operación de polling donde una estación primaria invita a transmitir a una secundaria.<br />
Se tienen: la versión síncrona (1,2 a 9,6 kb/s en half-dúplex) y asíncrona; los tipos BSC1 para punto a punto, BSC2 para<br />
enlaces conmutados y BSC3 para enlaces multipunto; las versiones balanceada (punto a punto) y desbalanceada (polling).<br />
1 ) El protocolo asincrónico genera caracteres en forma no periódica del tipo "start-stop". El código telegráfico (canal telex o<br />
teletipo) funciona entre 50 y 2400 b/s y lleva el alfabeto de J.Baudot-1874 (French Telegraph Service). Está compuesto por<br />
un bit de arranque, 5 bits de codificación y un bit de parada cuya duración es el 50% mayor que el tiempo de arranque.<br />
1105-(1)
ENLACE DE DATOS-CAPA 2<br />
Este protocolo es del tipo de "transmisión síncrona" para comunicación "Half dúplex" (transmisión y recepción por la misma<br />
línea en forma alternada). La operación puede ser del tipo punto a punto, conmutado o multipunto. Una estación oficia de<br />
master organizando la comunicación, mientras las demás responden a ésta como listener.<br />
Tabla 02: Código ASCII para protocolos de comunicación de 7 bits.<br />
000 100 010 110 001 101 011 111<br />
0000 NUL DLE SP 0 @ P ' p<br />
1000 SOH DC1 ! 1 A Q a q<br />
0100 STX DC2 " 2 B R b r<br />
1100 ETX DC3 # 3 C S c s<br />
0010 EOT DC4 $ 4 D T d t<br />
1010 ENQ NAK % 5 E U e u<br />
0110 ACK SYN & 6 F V f v<br />
1110 BEL ETB ' 7 G W g w<br />
0001 BS CAN ( 8 H X h x<br />
1001 HT EM ) 9 I Y i y<br />
0101 LF SUB * : J Z j z<br />
1101 VT ESC + ; K [ k {<br />
0011 FF FS , < L l :<br />
1011 CR GS - = M ] m }<br />
0111 SO RS . > N ^ n ~<br />
1111 SI US / ? O _ o DEL<br />
NUL Null or all zeros SOH Start of heading STX Start of text ETX End of text<br />
EOT End of transmis ENQ Enquiry ACK Acknowledge BEL Bell or alarm<br />
BS Backspace HT Horiz tabulation LF Line feed VT Vertic tabulation<br />
FF Form feed CR Carriage return SO Shift out SI Shift in<br />
DEL Data link escape DC1 Device control 1 DC2 Device control 2 DC3 Device control 3<br />
DC4 Device control 4 NAK Negative acknow SYN Synchronous idle ETB End trans block<br />
CAN Cancel EM End of medium SUB Substitute ESC Escape<br />
FS File separator GS Group separator RS Record separator US Unit separator<br />
SP Space DEL Delete<br />
La transmisión se efectúa mediante caracteres que delimitan el mensaje (ver Tabla 02/03):<br />
-PAD<br />
-SYN<br />
-STX<br />
-SOH<br />
-ITB/ETB<br />
-ETX<br />
-EOT<br />
Tabla 03. Caracteres de comando ASCII.<br />
Patrón continuo 11...1 para sincronismo de reloj del ensamblador PAD.<br />
Establece el sincronismo durante el mensaje y para relleno en ausencia de datos.<br />
(Start of Text). Inicio de texto antes del primer carácter.<br />
(Start of Header). Inicio del encabezado, contiene información de ruta y prioridad.<br />
Bloque de transmisión intermedio y final de bloque transmitido.<br />
(End Of Text). Final de texto de la secuencia del bloque.<br />
Final de transmisión, resetea las estaciones al modo control.<br />
Por ejemplo, se tiene la siguiente secuencia de transmisión:<br />
PAD-PAD-SYN-SYN-SOH-STX-...-Data-...-ETB/ETX-Checksum<br />
Normalmente son enviados caracteres para el chequeo de errores (Checksum) y caracteres para el control. En condiciones<br />
normales se procede a controlar el estado de la línea (status) mediante la transmisión desde el poller (master) al listener. Los<br />
caracteres de control de flujo son:<br />
-ENQ<br />
-ACK<br />
-WACK<br />
Pide la retransmisión del reconocimiento.<br />
Disponible para recibir el próximo bloque, reconoce el bloque anterior.<br />
Reconoce el bloque anterior pero no está disponible para el próximo.<br />
1.3- PROTOCOLO HDLC<br />
HDLC (High Data Link Control). Es similar al protocolo SDLC de IBM (antecedente del HDLC). Se aplica a los sistemas<br />
ITU-T X.25 (LAP-B), LAP-D para usuarios ISDN (variante más reciente de LAP-B) y señalización CCS Nº7. Es<br />
desarrollado por la ISO y el equivalente norteamericano es el ADCCP (Advanced Data Comm. Control Organization) de la<br />
ANSI. El primer protocolo es el SDLC (iniciado en IBM-1969) y la ISO-CCITT lo adoptó con varias modificaciones en<br />
HDLC (1976).<br />
Del tipo HDLC son los protocolos usados como capa 2 en:<br />
1105-(2)
ENLACE DE DATOS-CAPA 2<br />
-Protocolo LLC para red de área local LAN (Ethernet, Token Ring y FDDI).<br />
-Protocolo LAP-B para la red por paquetes X.25, LAP-D para la Red Digital ISDN y LAP-M para modem de datos.<br />
-No son del tipo HDLC las técnicas Frame Relay y Cell Relay (DQDB y ATM).<br />
MODOS DE OPERACIÓN DE CAPA 2. El protocolo Polling se desarrolló en los años 60 para comunicaciones por líneas<br />
telefónicas. El formato de funcionamiento desbalanceado cambia en los años 70 al balanceado. Se pueden reconocer 3 modos<br />
de operación para la transferencia de datos usados en la capa 2:<br />
-Modo de respuesta normal NRM: una estación secundaria solo transmite datos como respuesta a un pedido (polling) de la<br />
estación primaria. La configuración es desbalanceada.<br />
-Modo de respuesta asíncrono ARM: una estación secundaria puede iniciar la transmisión sin recibir la autorización de la<br />
estación primaria.<br />
-Modo asíncrono balanceado ABM: cada estación funciona como una estación primaria iniciando la transmisión y<br />
responsabilizándose de errores.<br />
-Flag<br />
-CD<br />
-CC<br />
-Data<br />
-CRC<br />
-Flag<br />
Tabla 04: Componentes de la trama involucrada en la Capa 2 para HDLC.<br />
1 Byte. Bandera de apertura de trama. Secuencia 0111 1110 que no debe ser simulada por los datos. A cada<br />
secuencia 11111 se le agrega 0. El receptor elimina el cero en la secuencia 111110.<br />
1 o 2 Bytes. Campo de dirección de enlace. Para direccionamiento, identifica al destinatario en una trama de<br />
instrucción o al emisor en una de respuesta.<br />
En las redes de área local LAN se disponen de las direcciones MAC y LLC. La dirección MAC identifica la<br />
estación sobre la red local y la dirección LLC al usuario LLC; se trata de la dirección LSAP. En IEEE 802.2<br />
se especifica el uso de 1 Byte para LSAP (identifica una dirección Broadcast, Multicast e individual)<br />
(identifica un protocolo estándar X.25, público Internet y privado propietario). En cuanto hace a la<br />
dirección MAC se dispone de 6 Bytes (1 bit identifica una dirección individual o un grupo; 22 bits son<br />
asignados por IEEE y 24 bits son asignados localmente)<br />
1o2 Bytes. Campo de control de enlace para control de flujo de datos. Determina el funcionamiento básico<br />
(módulo 8; 1 Byte) o ampliado (módulo 128; 2 Bytes). Contiene la numeración secuencial de tramas para la<br />
transmisión. Dispone de los siguientes formatos de tramas:<br />
-Formato I para transferencia de información numerada (0TTT PRRR).<br />
-Formato S para tramas de supervisión numeradas (10SS PRRR).<br />
-Formato U para tramas de control no-numeradas (11MM PMMM).<br />
Los bits TTT numeran la secuencia de tramas de transmisión, mientras los bits RRR numeran las tramas de<br />
recepción. Los bits SS sirven para funciones de supervisión y los M para funciones modificadoras. El bit P<br />
funciona de poll/final.<br />
Datos de usuario. Longitud variable.<br />
2 Bytes. Campo de control de errores, para detección de errores. Permite determinar las tramas que deben<br />
retransmitirse. A cada trama transmitida se espera la confirmación de recepción correcta (para la trama<br />
transmitida N se indica que se espera la trama N+1). Cuando una trama se considera inválida se pide la<br />
retransmisión mediante una trama de Formato S. Se trata de un chequeo de redundancia cíclica CRC de 16<br />
bits (2 Bytes) para tramas HDLC y de 32 bits (4 Bytes) para tramas de redes de área local LAN 2 ).<br />
1 Byte. Bandera de cierre de trama.<br />
2 ) Si denominamos N al número de bits de CRC se tiene:<br />
-La probabilidad de detectar una ráfaga de errores de hasta N-1 bits es 1.<br />
-La probabilidad de detectar una ráfaga de errores de N bits es 1-2 -(N-1) .<br />
-La probabilidad de detectar una ráfaga de errores mayor a N bits es 1-2 -N .<br />
Por ejemplo, para CRC-16 se tiene una probabilidad de 99,99694% de detectar 16 errores y 99,99923% de detectar más de<br />
16 errores.<br />
1105-(3)
REDES DE DATOS POR PAQUETES X.25<br />
1106<br />
REDES DE DATOS POR PAQUETES X.25<br />
Con referencia a las redes de datos por paquetes de baja velocidad basada en el protocolo de<br />
control de enlace LAP-B y con enrutamiento X.25.<br />
1- RED PUBLICA CONMUTADA ITU-T X.25<br />
Fue P.Baran-1960 (Rand Corp) quien introduce el concepto de conmutación de paquetes. La US Air Force lo comisionó<br />
para estudiar la red militar de voz y datos. En 1967 ARPA publica el proyecto de WAN entre computadores. En 1976 IBM<br />
oficializa el modelo SNA y da origen al modelo ISO y X.25 el mismo año. Esta red se basa en un set de recomendaciones del<br />
ITU-T Serie X iniciada en 1976 (para entonces denominado CCITT). La X.25 es una conexión punto-a-punto entre el<br />
terminal de usuario DTE (Data Terminal Equipment) y el equipo de comunicaciones DCE (Data Communication Equipen)<br />
que es el nodo de acceso a la red. En X.75 se describe el protocolo entre equipos de conmutación de datos DSE (Data Switch<br />
Equipen); es decir, entre nodos de la red.<br />
IP<br />
3<br />
RARP<br />
ARP<br />
PLP<br />
2<br />
LLC<br />
LANE<br />
MAC<br />
MAC<br />
MAC<br />
PPP<br />
LAP-B<br />
LAP-F<br />
AAL-5<br />
1<br />
Ethernet<br />
T.Ring<br />
FDDI<br />
Modem<br />
X.21<br />
PHY<br />
ATM<br />
Fig 01. Modelo de capas para el protocolo X.25.<br />
Las características generales de la red X.25 son:<br />
-Se trata de un servicio de comunicación de datos con conmutación de paquetes.<br />
-Es una tecnología ampliamente experimentada y con extensión mundial.<br />
-Se disponen de varias versiones, revisadas cada 4 años a partir de 1976.<br />
-El cobro del servicio se efectúa por tráfico (cantidad de paquetes) en lugar de tiempo.<br />
-El tráfico se mide en segmentos equivalente a 64 Byte.<br />
-El servicio es orientado con-conexión (se establece una conexión virtual).<br />
-La conexión virtual puede ser conmutada SVC o permanente PVC.<br />
-El servicio orientado sin-conexión se ha definido pero no se aplica.<br />
-Permite la multiplexación por demanda de usuarios sobre un enlace de datos digital.<br />
-Permite un control de flujo de datos y corrección de errores mediante ARQ (Automatic Repeat Request).<br />
Originalmente X.25 se desarrolló para servir fundamentalmente a canales telex con codificación Baudot y mediante redes de<br />
transmisión con radioenlaces. Es decir, la máquina del usuario posee baja inteligencia y el medio de transmisión mala<br />
calidad. Con el advenimiento de nuevas redes digitales, se ha previsto ingresar los paquetes X.25 (protocolo de capa 2 LAP-<br />
B) en la red ISDN (mediante el protocolo LAP-D) y en las redes LAN (con protocolo LLC).<br />
La numeración aplicada en las redes WAN son las siguientes:<br />
.X.25 se basa en ITU X.121 (zona: SudAmérica 7; país: Chile 730; red pública MCI 3104; usuario) de 15 dígitos.<br />
.En ITU-T F.69 se determina la numeración para canales telex.<br />
.En ITU-T E.163 se indica la numeración para telefonía básica y en E.164 para usuarios ISDN.<br />
1106-(1)
REDES DE DATOS POR PAQUETES X.25<br />
La X.121 genera el formato para direcciones de capa 3 (PLP). El campo inicial identifica a la región y al país; para<br />
Argentina se tiene 7227. La red que brinda el servicio se identifica mediante el dígito siguiente; por ejemplo, Telefónica de<br />
Argentina asigna los dígitos 2 (red Arpac de 1984), 4 (red Alcatel de 1994) y 3 (red Nortel de 1998). Los dígitos siguientes<br />
identifican al nodo de red (3 dígitos) y al usuario (4 dígitos).<br />
1106-(2)
2- CAPA 1: ACCESO AL NIVEL FÍSICO<br />
REDES DE DATOS POR PAQUETES X.25<br />
El modelo preparado por la norma X.25/75 se basa en las tres primeras capas del modelo general de Interconexión de<br />
Sistemas Abiertos <strong>OSI</strong> (Fig 01). En el caso de la Interfaz de usuario la velocidad de usuario-a-red es de hasta 9,6 o 64 kb/s.<br />
El protocolo entre nodos es el X.75 con velocidad de Nx64 kb/s y con interfaz del tipo V.11. En la capa 1 se adopta ITU-T<br />
X.21/ V.24 con caracteres de 8 bits. El conector de salida es del tipo ISO-4903 de 15 pin y las características de cada hilo es<br />
V.28. Son 8 hilos (total de 15 pin) que envían y reciben señales y datos entre el DTE-DCE y se muestran en la Tabla 01.<br />
Tabla 01: Interfaz de datos X21/V24 para X25<br />
G Tierra común DTE ← DCE<br />
Ga Retorno DTE ← DCE<br />
T Transmisión DTE → DCE<br />
R Recepción DTE ← DCE<br />
C Control on/off DTE → DCE<br />
I Indicación de control DTE → DCE<br />
S Temporización de bit DTE → DCE<br />
B Temporización de Byte DTE → DCE<br />
Fig 02. Red de datos por paquetes X.25.<br />
ENSAMBLADOR DE PAQUETES PAD (Packet Assembly Disassembly). Se encuentra en el usuario o en el nodo de<br />
conmutación. Tiene como funciones:<br />
-La concentración de tráfico. Varios usuarios se pueden conectar al mismo PAD.<br />
-La conmutación de tráfico local entre puertas de distintos usuarios.<br />
-El empaquetamiento de datos de tipo start-stop (protocolo COP de terminales asíncronos).<br />
1106-(3)
REDES DE DATOS POR PAQUETES X.25<br />
-Realiza el set y reset de la llamada virtual y genera señales de servicio hacia el nodo de red.<br />
Los datos de usuario (caracteres individuales) se ensamblan en paquetes en el PAD. El PAD determina un Terminal Virtual<br />
para la red de paquetes. Las normas de la Serie X que intervienen son (Fig D3-02):<br />
-X.3. Se describen las funciones del PAD y los parámetros usados en el control y los comandos y respuestas:<br />
.Parámetros: Breack Handling (aborta el programa de aplicación), control de flujo; velocidad; paridad; etc.<br />
.Comandos y respuestas: Set-Reset-Clear (carga de nuevos parámetros); Status (requiere el estado actual); etc.<br />
-X.28. Se describe el protocolo (control y flujo de datos) desde el PAD al terminal.<br />
-X.29. Se describe el protocolo entre PAD-PAD o entre PAD-DTE remoto.<br />
Las redes por paquetes se adaptan por el lado del usuario a terminales asíncronos y a los protocolos BSC y SNA/SDLC. Los<br />
BSC transmiten bloques largos de datos por lo que se los cortan en paquetes (segmentación y empaquetado) mediante PAD<br />
para ingresar a la red X.25. En el caso de SNA se arman tramas en bloques de datos. Los terminales asíncronos usan el<br />
código ASCII de 7 bits (más uno de paridad) similar al caso del servicio télex que usa el código Baudot de 5 bits. Para<br />
superar la pobre capacidad de ITU-T No2 o Baudot con 2x25 posibilidades, en 1963 se genera el código ASCII (American<br />
Standard Code for Information Interchange). El número total de bits incluye uno de arranque y otro de parada.<br />
Posteriormente se crea el código ISO/ITU-T No5 EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) de 8 bits<br />
sin paridad derivado del ASCII por IBM.<br />
1106-(4)
3- CAPA 2: ENLACE DE DATOS<br />
REDES DE DATOS POR PAQUETES X.25<br />
TRAMA DE DATOS. Esta capa genera una trama donde se coloca la información proveniente de la capa 3. Existen 2 tipos<br />
de tramas: módulo 8 y módulo 128, denominadas también funcionamiento Básico y Ampliado. El protocolo usado en la<br />
capa 2 es derivado del HDLC y se denomina LAP-B (Link Access Procedure-Balanced). Dispone de 3 o 4 Bytes previos a la<br />
información de capas superiores y 3 Bytes de cierre (Fig 03).<br />
Se admiten 3 tipos de formatos de trama. La Trama para transferencia de información se usa cuando se desea transmitir datos<br />
y confirmar tramas recibidas. La Trama para funciones de supervisión y control se aplica en caso que se debe confirmar la<br />
recepción de una trama o efectuar un control de flujo sin necesidad de transmitir datos. Por último, la Trama para<br />
transferencia no numerada se usa para funciones de control (conexión y desconexión) sin acuse de recibo de paquetes.<br />
DELIMITACIÓN DE TRAMAS. Como la longitud de la trama es variable la misma se inicia y cierra mediante una<br />
bandera (Flag de alineamiento de trama). Una misma bandera puede cerrar y abrir un paquete. Como la transmisión es<br />
asincrónica nunca se debe simular en el campo de datos la secuencia de la bandera. Por lo tanto, a toda secuencia 11111 se<br />
le agrega un bit 0 para evitar esta posibilidad (proceso denominado transparencia de datos). Cuando no hay información a<br />
transmitir se envía una secuencia de relleno consistente en todas banderas. Se considera una trama no válida cuando no se<br />
detectan 2 banderas como límite entre tramas, cuando hay errores en la trama y cuando las direcciones son distintas a las<br />
posibles.<br />
CAMPO DE DIRECCIÓN Y CONTROL. El campo de dirección identifica al destinatario en una trama de instrucción o al<br />
emisor en una trama de respuesta. El campo de control contiene una instrucción o una respuesta, se trata de un campo para el<br />
control de flujo de datos que trabaja en conjunto con el campo de control de errores CRC. Se dispone de 1 Byte<br />
(funcionamiento básico) o 2 Bytes (funcionamiento extendido). Generalmente el funcionamiento es el básico; el<br />
funcionamiento extendido (módulo 128) se aplica a conexiones internacionales por satélite debido al retardo de 270 mseg.<br />
Fig 03. Paquete de protocolo LAP-B y funcionamiento del campo de control.<br />
CONTROL DE ERRORES Y FLUJO. (ver Fig 03 y Tabla 02/03) Para cada paquete transmitido N(S) se espera la<br />
confirmación de recepción correcta mediante N(R). La confirmación se efectúa para el paquete N(R)-1 y se indica que se<br />
espera recibir el paquete N(R). Este proceso ARQ, para corrección de errores, ocupa al campo de control y de paridad CRC-<br />
1106-(5)
REDES DE DATOS POR PAQUETES X.25<br />
16. Cuando un paquete se considera inválido se pide la retransmisión mediante una trama de supervisión en la condición<br />
REJ.<br />
El control de flujo se efectúa mediante el crédito. Se puede transmitir una secuencia de paquetes sin confirmación hasta un<br />
crédito (ventana) de 7 o 127 paquetes. El valor de crédito típico es de 2 paquetes (este valor es programable pero<br />
permanente). Un estado adicional del campo de control (RNR) detiene la transmisión de datos desde el emisor. Para liberar la<br />
condición RNR se requiere del comando SABM/SABME y la respuesta UA.<br />
CONEXIÓN Y DESCONEXIÓN DE CAPA 2. (ver Fig 03) El campo de control es usado para la conexión inicial y la<br />
desconexión final de la capa 2. En este caso se tienen variaciones para tramas de instrucción y respuesta. El intercambio de<br />
paquetes de control para el establecimiento de llamada es el siguiente:<br />
-Emisión de banderas para indicar la disponibilidad a iniciar la conexión.<br />
-Comando de control SABM/SABME para iniciar la conexión básica o ampliada.<br />
-Respuesta UA en caso afirmativo (numeración de tramas N(S) y N(R) en cero).<br />
-En caso de no poder efectuar la conexión la respuesta es DM.<br />
-La fase de transferencia de datos involucra la numeración de tramas N(S) y N(R).<br />
-La desconexión de la llamada involucra el comando DISC.<br />
-La respuesta UA confirma la desconexión y se envía la contra-respuesta DM.<br />
Tabla 02: Campos de información involucrados en la capa 2 de la red X.25.<br />
-Flag 1 Byte. Bandera (0111 1110) indica el inicio de trama. Actúa de relleno en caso de ausencia de datos. Una<br />
misma bandera puede cerrar un paquete y abrir el próximo. No puede ser simulada dentro del paquete la<br />
secuencia 111 111 (ITU-T V.41).<br />
-CD 1 Byte. Campo de Dirección. Identifica una trama de instrucción o de respuesta; el funcionamiento en<br />
monoenlace o multienlace y la dirección del paquete (DTE a/de DCE). Son funciones reducidas de SAPI y<br />
TEI en LAP-D.<br />
-CC 1 o 2 Bytes. Campo de Control. Posee 3 formatos:<br />
-Formato de transferencia de información: 0 N(S) P N(R)<br />
-Formato de supervisión: 1 0 S S P/F N(R)<br />
-Formato de señalización no-numerado: 1 1 M M P/F M M M<br />
-Datos Información de capa 3 (longitud máxima del paquete 128 Bytes).<br />
-CRC 2 Bytes. Chequeo de redundancia cíclica para errores. Polinomio generador X -16 +X -12 +X -5 +1.<br />
-Flag 1 Byte. Bandera (0111 1110) para cierre de trama.<br />
Tabla 03: Campo de control en la red conmutada por paquetes X.25.<br />
TRAMA PARA TRANSFERENCIA DE INFORMACIÓN<br />
-N(S) 3 o 7 bits. Número secuencial del paquete de transmisión.<br />
-N(R) 3 o 7 bits. Número secuencial del paquete de recepción esperado. Confirma la recepción de N(R)-1 e indica<br />
que espera recibir el paquete N(R).<br />
-P 1 bit. Es un bit de petición para la trama de comando.<br />
TRAMA DE SUPERVISIÓN Y CONTROL.<br />
-N(R) 3 o 7 bits. Número secuencial de trama recibida.<br />
-SS 2 bits. Indican funciones de supervisión: Posee 3 estados:<br />
.RR (Receive Ready) Confirma la recepción de la trama N(R)-1. Solicita la emisión de la trama N(R).<br />
.RNR (Receive not Ready) No está preparado para recibir la trama indicada con N(R). Confirma la recepción de la<br />
trama N(R)-1. Actúa como control de flujo de datos para detener la transmisión.<br />
.REJ (Reject) Indica que la trama N(R) se recibió mal.<br />
-P/F 1 bit. (Poll/Final) Funciona como petición en la trama de instrucción o final en la trama de respuesta. El bit<br />
P=1 es usado para solicitar una respuesta, y el bit F=1 indica que es una respuesta a la solicitud recibida.<br />
TRAMA PARA TRANSFERENCIA NO NUMERADA.<br />
-M 5 bits. Función modificadora para efectuar la conexión-desconexión (capa 2). En la trama de instrucción:<br />
.SABM Paso a modo equilibrado asincrónico ABM con 1 Byte de control.<br />
.SABME Para al modo extendido con 2 octetos o Bytes de control.<br />
.DISC Desconexión, se responde con UA.<br />
-M 5 bits. La función modificadora para la trama de respuesta contiene:<br />
.DM Modo desconectado.<br />
.UA Acuse de recibo no-numerado.<br />
.FRMR Rechazo de trama, error no subsanable mediante retransmisión.<br />
-P/F 1 bit. Indica petición en trama de instrucción o final en la respuesta.<br />
1106-(6)
4- CAPA 3: RED DE ENLACES<br />
4.1- PROTOCOLO PLP<br />
REDES DE DATOS POR PAQUETES X.25<br />
TIPOS DE TRAMAS. La trama del protocolo PLP (Packet-Layer Protocol) contiene fundamentalmente una estructura<br />
básica que se muestra en la Fig 04. Los tipos posibles de paquetes se indican en la Tabla anexa y se codifican mediante los<br />
campos indicadores de formato general FGI y de tipo de paquete PTI (Packet Type Identifier) de la Tabla 04. Cada tipo de<br />
trama dispone de una estructura muy similar.<br />
Tabla 04: Formato general FGI y tipo de paquete PTI en la red X.25.<br />
Formato General FGI PTI desde DCE a DTE PTI desde DTE a DCE<br />
Inicio y Final de llamada: Llamada entrante Pedido de llamada<br />
Llamada conectada<br />
Llamada aceptada<br />
Indicación de cierre<br />
Pedido de cierre<br />
Confirmación de cierre<br />
Confirmación de cierre<br />
Datos e interrupción: Datos desde DCE Datos desde DTE<br />
Interrupción desde DCE<br />
Interrupción desde DTE<br />
Confirmación interrupción<br />
Confirmación interrupción<br />
Control de flujo y Reset: RR desde DCE RR desde DTE<br />
RNR desde DCE<br />
RNR y REJ desde DTE<br />
Indicación de reset<br />
Pedido de reset<br />
Confirmación de reset<br />
Confirmación de reset<br />
Restart: Indicación de reinicio Pedido de reinicio<br />
Confirmación de reinicio<br />
Confirmación de reinicio<br />
Diagnóstico:<br />
Diagnóstico<br />
Registración: Confirmación de registración Pedido de registración<br />
CONEXIÓN VIRTUAL. El enrutamiento en la red se realiza mediante la dirección de origen y destino. En cada nodo se<br />
determina si el paquete tiene como destino el punto en cuestión y se lo pasa a las capas superiores o si tiene como destino a<br />
otro nodo (se lo retransmite hacia la capa 2). Se genera de esta forma una conexión virtual. En la Fig 02 se muestra un<br />
ejemplo de dicha conexión virtual. Se pone énfasis en la diferencia existente entre canal lógico (entre DTE y DCE) y<br />
conexión virtual (entre DTE y DTE).<br />
En la Tabla 05 se entregan las tramas involucradas en el proceso de establecimiento de la conexión y en el cierre de la<br />
misma. En X.25 se establece un PVC (Permanent Virtual Circuit) entre canales lógicos o un SVC temporal y conmutado. El<br />
usuario genera inicialmente un paquete para establecer la conexión de capa 3. El nodo coloca el paquete en una trama y lo<br />
direcciona por el mejor camino (virtual) de la red. Posteriormente, se generan paquetes de control y respuesta en uno y otro<br />
sentido que involucra al proceso de comunicación de capa 3. Todos los paquetes involucrados en la conexión pasan por el<br />
mismo camino. Los identificadores de canal y grupo de canal lógico GCL y CL permiten designar al punto de acceso a la<br />
red y al canal lógico asignado a dicho punto. En total se disponen de 12 bits para la identificación. Por otro lado, el usuario<br />
que se asigna a dicho canal lógico es identificado mediante el número contenido en el campo D1.<br />
CONTROL DE FLUJO. Tanto la capa 2 como 3 tienen una numeración secuencial de tramas. La diferencia radica en que<br />
en tanto la capa 2 numera secuencialmente todas las tramas, la capa 3 lo hace para cada canal lógico en forma individual. La<br />
capa 2 se ocupa de la retransmisión de los paquetes afectados por errores, en tanto que la capa 3 se ocupa del ordenamiento<br />
consecutivo en caso del servicio sin-conexión. La capa 3 posee un control de flujo adicional mediante una trama del tipo RR<br />
y RNR en los identificadores FGI-PTI.<br />
RESET Y RESTART. El Reset se usa para reiniciar una conexión virtual. Los paquetes se pierden y comienza la cuenta<br />
desde cero. Las capas superiores de usuario deben recomponer la información perdida. El reset puede iniciarse debido a<br />
errores sucesivos, paquetes perdidos o fuera de secuencia o congestión del enlace. Una condición más grave es el Restart<br />
que inicializa todas las conexiones virtuales simultáneamente (Reset general). La Interrupción puentea el mecanismo de<br />
control de flujo mediante una trama no-numerada y permite el envío de un break desde un terminal.<br />
El Campo Opcional CO depende del tipo de protocolo:<br />
-En X.25 de utiliza para Facilidades: Parámetros de control de flujo (tamaño de paquete y ventana), negociación de clase de<br />
Throughput, gestión de grupo cerrado de usuarios, cobro revertido, selección rápida, selección de retardo de tránsito,<br />
extensión de dirección de llamada, negociación de calidad de servicio.<br />
-En X.75 se utiliza para Utilidades: Identificación de red de tránsito, identificación de tamaño de ventana y de paquete,<br />
negociación de clase de Throughput, selección rápida, indicación de grupo de usuarios, indicación de retardo de tránsito,<br />
tarifa, extensión de dirección, prioridad de transferencia, gestión de red. La denominada facilidad de control de flujo<br />
1106-(7)
REDES DE DATOS POR PAQUETES X.25<br />
incluye el tamaño de ventana (por defecto W=2 y puede negociarse desde 1 a 7 (o 127 en el modo ampliado) y el tamaño del<br />
paquete (128 por defecto y activado desde 64, 256, 512, hasta 4096 Bytes).<br />
Tabla 05: Campos involucrados en la Capa 3 para una conexión y transferencia de información en X.25.<br />
PAQUETE PEDIDO DE CONEXIÓN DE LLAMADA.<br />
-FGI 4 bits. Para identificar el formato general.<br />
-LCG 4 bits. Para el número del grupo de canal lógico.<br />
-LC 1 Byte. Número de canal lógico de 12 bits en total que identifican la conexión entre DTE y DCE.<br />
-PTI 1 Byte. Para identificar el tipo de paquete.<br />
-LD1 4 bits. Longitud de dirección DTE de origen. Número de dígitos que componen el número del usuario.<br />
-LD2 4 bits. Para la longitud de la dirección DTE de destino.<br />
-D1 Para dirección DTE de origen. Cada dígito ocupa 4 bits. Los campos D1+D2 llevan un número entero de<br />
Bytes. De ser necesario el último Byte se rellena con 0000.<br />
-D2 Para la dirección DTE de destino.<br />
-LCO 1 Byte. Para la longitud del campo opcional CO.<br />
-CO Para el campo opcional. Permite facilidades temporales al usuario.<br />
CONFIRMACIÓN DE CONEXIÓN LLAMADA<br />
Igual formato al paquete de pedido de llamada.<br />
-FGI+PTI<br />
-LCG+LC<br />
-CD<br />
-DG<br />
-LD1-LD2<br />
-D1+D2<br />
-LCO+CO<br />
PEDIDO DE DESCONEXIÓN DE LLAMADA.<br />
12 bits. Idem a los paquetes anteriores.<br />
12 bits. Idem a los paquetes anteriores.<br />
1 Byte. Causa de desconexión (número ocupado, fuera de servicio, destino incompatible, no acepta cobro<br />
revertido, congestión de red).<br />
1 Byte. Código de diagnóstico.<br />
1 Byte. Idem al paquete de pedido de llamada.<br />
Idem al paquete de pedido de llamada.<br />
Idem al paquete de pedido de llamada.<br />
CONFIRMACIÓN DE DESCONEXIÓN DE LLAMADA.<br />
Idem al pedido de desconexión.<br />
PAQUETE DE TRANSFERENCIA DE DATOS.<br />
-FGI+PTI 12 bits. Idem a los paquetes anteriores.<br />
-LGC+LC 12 bits. Idem a los paquetes anteriores.<br />
-NPR 3 bits. Número de paquete recibido.<br />
-NPT 3 bits. Número de paquete transmitido.<br />
-X 1 bit. Entre las siguientes alternativas:<br />
.D Indica que el reconocimiento provine desde el DCE/DTE remoto. El caso D=1 pide un reconocimiento en<br />
el sentido contrario.<br />
.M Usado para la segmentación y ensamble del datagrama IP. Sigue la secuencia 11...10.<br />
.Q Usado por el PAD para distinguir datos de usuario (Q=0) o control (Q=1). Activa los parámetros del PAD.<br />
.E Disponible para aplicaciones X.25 sobre ISDN.<br />
PAQUETE DE CONTROL DE FLUJO RR, RNR y REJ.<br />
-FGI+PTI 12 bits. Idem a los paquetes anteriores.<br />
-LCG+LC 12 bits. Idem a los paquetes anteriores.<br />
-NPR 3 bits. Número de paquete recibido.<br />
-ITP 6 bits. Indicador de estado:<br />
.RR Aceptación de paquete NPR-1 y espera de paquete NPR.<br />
.RNR Detención de transmisión para control de flujo de capa 3.<br />
.REJ Rechazo de paquete.<br />
-FGI+PTI<br />
-LCG+LC<br />
-NPR<br />
-CR+CD<br />
CONTROL DE RESTART y RESET DE LLAMADA.<br />
12 bits. Idem a paquete de transferencia de datos.<br />
12 bits. Idem a los paquetes anteriores.<br />
3 bits. Número de paquete recibido.<br />
2 Bytes. Causa de restart o reset (fuera de servicio, error grave, congestión de red, destino incompatible) y<br />
código de diagnóstico.<br />
1106-(8)
REDES DE DATOS POR PAQUETES X.25<br />
Switch X.25 para la red de gestión de transmisión eléctrica EPEN (Neuquén-Argentina) y el gestor del switch.<br />
Fig 04. Protocolo de comunicación X.25 para capa 3.<br />
1106-(9)
REDES DE DATOS POR PAQUETES X.25<br />
4.2- NODO DE RED.<br />
El protocolo para la comunicación entre el usuario y la red se describe en ITU-T X.25. En cambio, para la comunicación<br />
entre nodos de la red se describe en ITU-T X.75. En resumen se trata de procedimientos similares, siendo el X.75 un<br />
protocolo Internet para enlazar redes X.25 entre sí; para la comunicación entre nodos de red STE (Signalling Terminal<br />
Equipment). La red X.25/X.75 se compone de: elementos de distribución ensambladores PAD para entrada de usuarios,<br />
nodos de conmutación de paquetes con una topología de red estrella-malla y la red troncal (backbone) de transporte a 64<br />
kb/s.<br />
Cada nodo de conmutación de paquetes tiene funciones de:<br />
-Adaptación entre la red y el usuario.<br />
-Autentificación del usuario.<br />
-Conmutación de paquetes y enrutamiento de llamadas.<br />
-Proceso de control del flujo de paquetes para la facturación.<br />
-El proceso de facturación se asegura mediante un código identificador del usuario.<br />
-Contiene 24 caracteres compuesto de un password y el número de cuenta del usuario.<br />
-Estadística de fallas y carga del enlace.<br />
-Generación de telecomandos y gestión de la red.<br />
EJEMPLO EQUIPO EWSP. Pertenece a la familia de sistemas de conmutación de Siemens (EWSD, EWSM, EWSX). La<br />
primera versión es del año 1977 (un año después de iniciarse la norma X.25). El nodo de conmutación HNN20 (Fig 02)<br />
posee las siguientes características:<br />
-Máximo de 768 enlaces virtuales activos y 1024 canales lógicos. Dispone de 20 líneas de salida.<br />
-Procesa como máximo 200 paquetes/seg y 20 llamadas/seg.<br />
-Produce un retardo de 50 mseg con 0% de carga y 65 mseg con 50% de carga.<br />
-Puede seleccionar hasta 16 caminos alternativos en la red.<br />
-Las unidades se encuentran duplicadas por razones de seguridad.<br />
-El anillo funciona a una velocidad de 80 Mb/s.<br />
-Admite entrada de reloj externo y un cristal interno de 10 -7 /año.<br />
Posee los siguientes tipos de unidades enlazadas mediante un anillo de conexión:<br />
-Unidad de Terminación TU. Recibe la conexión del usuario; hasta 64 o 112 usuarios por cada TU. Es responsable de la<br />
capa 2 de X.25/X.75 y de las funciones X.3 del PAD. Se trata de un μP de 16-bits y un buffer de entrada-salida.<br />
-Unidad de Conmutación SU. Efectúa la conmutación de paquetes, pudiendo manejar un número determinado de paquetes<br />
de datos y de llamadas por segundo. Las llamadas cargan más al nodo que los datos pues estos últimos ya tienen definido el<br />
camino virtual (relación de carga de 12 veces). Se trata de 2 unidades que trabajan con reparto de carga.<br />
-Anillo de Enlace RU. Ambos tipos de unidades se interconectan en un anillo interno, con redundancia trabajando en hot<br />
stand-by (conmutación switchover sin pérdida de paquetes). El acceso al anillo se efectúa mediante una memoria buffer.<br />
-Unidad de Gestión MU. La unidad MU actúa sobre las capas 4/5 para el protocolo SMNP de gestión. Permite activar y<br />
modificar los servicios de usuario; actuar sobre la base de datos; configurar las unidades del sistema; obtener información de<br />
alarmas, tasación, estadísticas y comandos.<br />
IP<br />
3<br />
PLP<br />
PLP (X.25)<br />
3<br />
LAP-B<br />
LAP-B<br />
LAP-F<br />
LAP-F<br />
LAP-F<br />
2<br />
PHY<br />
PHY<br />
PHY<br />
PHY<br />
PHY<br />
PHY<br />
1<br />
Cliente X.25 Switch Acceso Red Frame Relay<br />
1106-(10)
RED DE DATOS FRAME RELAY<br />
RED DE DATOS FRAME RELAY<br />
Con referencia a las redes de datos por relevo de tramas (Frame Relay); acerca de la calidad<br />
de servicio garantizada y del control de congestión.<br />
1107<br />
1- CARACTERISTICAS Y FRAME<br />
1.1- CARACTERISTICAS GENERALES<br />
Los nuevos desarrollos se orientan hacia el relevo de tramas (Frame Relay) y de celdas (Cell Relay). Se trata del concepto<br />
de asignación de ancho de banda por demanda (un concepto más que una realidad comercial) mediante un control de flujo de<br />
datos apropiado.<br />
FR (Frame Relay) se ha diseñado teniendo en cuenta dos premisas:<br />
-El usuario dispone de una máquina más inteligente (PC frente al telex de X.25), lo cual permite la corrección de errores<br />
mediante retransmisión en capas 3/4 (protocolo TCP-IP).<br />
-Las redes de transporte se realizan mediante fibras ópticas lo que permite mejor calidad y menor número de errores. Por<br />
ello, en FR no se corrigen los errores; las tramas con error se descartan y las capas de transporte superiores (3/4) se ocupan<br />
de la corrección.<br />
-Una diferencia interesante se encuentra entre Relay y Switch. En tanto la función Relay memoriza el paquete para verificar<br />
errores antes de la retransmisión, el switch los retransmite sin verificar.<br />
-Frame Relay desarrolla: control de errores, control de flujo y control de secuencia. El protocolo LAP-F definido en ITU-T<br />
Q.922 es una extensión del LAP-D definido en Q.921. FR es un servicio del tipo PVC; en caso de realizarse conmutado SVC<br />
adopta la numeración X.121 (de la red de paquetes) o E.164 (de la red telefónica).<br />
-Las interfaces físicas para Frame Relay son: ISDN, ANSI T1.403 para acceso metálico a 1,5 Mb/s; V.35; G.703 para acceso<br />
a Nx64 kb/s y X.21.<br />
CARACTERÍSTICAS. Algunas particularidades de FR respecto a X.25 se indican en la Tabla 01.<br />
Tabla 01. Comparación entre la red de paquetes X.25 y Frame Relay.<br />
Origen Serie X del CCITT en 1976 Serie I del CCITT en 1984 y FR Forum<br />
Usuario típico Telex y PC a 9600 b/s LAN a 64 kb/s<br />
Tipo de servicio Circuito conmutado SVC Circuito permanente PVC<br />
Capas involucradas Capas 1-2-3 (LAP-B) Capas 1-2 (LAP-F)<br />
Alineación y paridad Bandera y CRC-16 Bandera y CRC-16<br />
Acción ante errores Retransmisión mediante ARQ Descarte de tramas<br />
Enrutamiento Capa 3 mediante LCG+LC DLCI<br />
Longitud de paquete Máximo 128 Byte Máximo 262 Bytes<br />
IP<br />
3<br />
RARP<br />
ARP<br />
X.25<br />
2<br />
LLC<br />
LANE<br />
MAC<br />
MAC<br />
MAC<br />
PPP<br />
LAP-B<br />
LAP-F<br />
AAL-5<br />
1<br />
Ethernet<br />
T.Ring<br />
FDDI<br />
Modem<br />
X.21<br />
PHY<br />
ATM<br />
Fig 1. Modelo de capas para Frame Relay<br />
1107-(1)
RED DE DATOS FRAME RELAY<br />
Frame Relay se difunde desde 1990 gracias al FR Forum. La FR entrega un circuito virtual permanente PVC (Permanent<br />
Virtual Circuit). En FR la numeración será la disponible para la red ISDN. FR adopta velocidades superiores a X.25, que van<br />
desde Nx64 kb/s hasta 34 Mb/s.<br />
INTERFAZ DE USUARIO. Se disponen de 3 formas de acceso al usuario. Mediante un router se puede convertir una<br />
interfaz de datos V35 a Frame Relay. Una interfaz FRAD puede ser obtenida para SNA o X.25. Por último algunos equipos<br />
tienen la posibilidad de FR nativo (SUN por ejemplo).<br />
1.2- TRAMA DE FRAME RELAY<br />
La capa 1 del modelo para FR tiene previsto la interfaz de tipo T1, E1 (2048 kb/s), RS-232, X.21, V.35, ISDN LAP-B. La<br />
conexión de usuario está en Fig 02. El formato de la trama para la capa 2, de acuerdo con ITU-T I.122, es mostrado en la<br />
misma Figura. En X.25 y FR las tramas son de longitud variable y se requiere la delimitación de tramas mediante banderas.<br />
Fig 02. Red y trama para Frame Relay.<br />
CIRCUITO VIRTUAL. Como en otras redes de datos se utiliza el concepto de circuito virtual independizando la<br />
topología de la red de la topología lógica. Como Frame Relay es un servicio orientado con-conexión, cuando se establece<br />
dicha conexión se define un camino o circuito virtual. Queda establecido el DLCI (Data Link Control Identifier) que<br />
identifica al circuito virtual permanente PVC en lugar de la dirección de origen y destino (ver la Tabla 02 según T1.618 de<br />
ANSI). Se trata de un número (dentro de una tabla de ruta) de 10 bits definidos entre entidades de capa 2 (usuario-a-nodo<br />
indicada como Interfaz UNI o nodo-a-red como Interfaz NNI).<br />
Formalmente solo se disponen de 992 puertas para DLCI ya que 32 se reservan para gestión interna de la red. Debido al<br />
reducido número de puertas se prevé el incremento desde 2 a 3 o 4 Bytes para la numeración de DLCI. En este caso el bit EA<br />
adopta la secuencia 0001 para indicar el último Byte. El circuito virtual se establece entre DTE extremos; un canal lógico en<br />
cambio se establece entre el DTE y la red en cada extremo individualmente.<br />
En X.25 se tiene prevista la numeración secuencial de tramas para cada canal lógico en la capa 3 y para el conjunto de tramas<br />
en la capa 2. FR ha determinado que no es necesaria esta redundancia y ha dejado dicha función al protocolo de capa 3/4 (por<br />
ejemplo, TCP/IP).<br />
1107-(2)
RED DE DATOS FRAME RELAY<br />
-Flag<br />
-DLCI<br />
-FECN<br />
-BECN<br />
-CR<br />
-DE<br />
-EA<br />
-Data<br />
-CRC<br />
Tabla 02: Campos involucrados en la trama de la red Frame Relay.<br />
1 Byte. Delimitador de trama (Beginning and end).<br />
10 bits. Identificador de conexión de enlace de datos.<br />
(Forward Explicit Congestion Notification): 1 bit. FECN: notificación de congestión hacia adelante.<br />
(Backward ECN): Alarma de notificación hacia atrás. (ver Fig D3-05)<br />
1 bit. Identificador de trama de Comando o de Respuesta.<br />
1 bit. Prioridad del paquete en caso de requerir ser descartado.<br />
(Extensión Address). 1 bit. Bit de extensión de dirección para más de 10 bits (2 Bytes).<br />
Campo de datos. La longitud máxima de la trama es de 8192 Byte pero se usa solo 262 Bytes.<br />
2 Bytes. Verificación de errores CRC-16 idéntico a X.25.<br />
CONTROL DE ERRORES. Mientras en los protocolos HDLC (X.25) se verifica una corrección de errores mediante la<br />
retransmisión de tramas, en FR no se utiliza. Se procede a la corrección de errores en las capas superiores. Las tramas con<br />
error en el CRC simplemente se descartan; con los medios de transmisión de alta fiabilidad actuales se espera una tasa de<br />
error muy reducida. Este criterio se ha aplicado teniendo en cuenta la calidad ofertada por las redes actuales de fibra óptica.<br />
En cambio, X.25 se ha diseñado para redes por cables de cobre y radioenlaces con calidad substancialmente menor.<br />
FR requiere de puertas de entrada para la conexión hacia redes con protocolo TCP/IP, X.25, SMDS y ATM. Dichas puertas<br />
se denominan FRAD (Frame Relay Access Device). Es posible ingresar datos X.25 dentro de una red FR; eliminado las<br />
banderas y CRC de la trama X.25. También es posible ingresar telefonía ADPCM; es este caso el bit BECN reduce la<br />
velocidad del codec ADPCM (32/24/16 kb/s) cuando ocurre congestión.<br />
1107-(3)
2- CONTROL DE FLUJO Y CONGESTION<br />
2.1- CONGESTIÓN.<br />
RED DE DATOS FRAME RELAY<br />
Durante la congestión en los nodos, los buffer de datos se llenan y es necesario descartar las tramas. El protocolo de usuario<br />
de capa 3/4 deberá solicitar la retransmisión cuando no pueda reconstruir la información original. El protocolo de<br />
transferencia de datos (ANSI T1.618 y ITU-T Q.922) tiene en cuenta cuando se tiene una congestión en un nodo de la red.<br />
En tal caso se emiten las alarmas FECN/BECN, desde un nodo, hacia adelante y atrás. Ver la Tabla 02.<br />
Fig 03. Pantalla para gestión de red y análisis de protocolo.<br />
Las acciones a tomar cuando se detectan las alarmas de congestión no están definidas en las normas para Frame Relay. Dicha<br />
notificación de congestión (FECN-BECN) permite al Router, usuario o al nodo de conmutación regular la tasa de datos<br />
emitidos. Por un lado, es posible ajustar la ventana de crédito asignada en el protocolo de capa 4 (cantidad de tramas emitidas<br />
sin reconocimiento previo en el protocolo TCP) para regular el flujo de datos. Por otro lado, es posible (usando el protocolo<br />
LLC de IEEE 802 o LAP del tipo HDLC) que el Router responda mediante una trama no-numerada con el comando RNR<br />
(no preparado para recibir) para detener la emisión del transmisor (capa 2).<br />
2.2- CONTROL DE FLUJO.<br />
En ANSI T1.618 se determina un método de control de flujo. Cada vez que se recibe un promedio mayor o igual de bits<br />
FECN en alarma (estado 1) se reduce la velocidad de transmisión a 0,875 del valor anterior. Si el promedio es mayor para<br />
bits en estado normal, la velocidad se incrementa en 1,0625. El intervalo de medida es 4 veces el retardo de tránsito<br />
promedio entre extremos. En forma similar, si se reciben N tramas consecutivas con BECN en alarma (estado 1) los umbrales<br />
de reducción de velocidad se incrementan desde 0,675 a 0,5 y luego 0,25. En caso contrario el incremento es de 1,125.<br />
CLASE DE SERVICIO. El bit DE (Discard Eligibility) indica que un paquete puede ser descartado en caso de congestión<br />
(1 indica baja prioridad y 0 alta prioridad). Por ello, se disponen de 2 umbrales de congestión: uno para la máxima tasa de<br />
datos asignada y otro para la congestión DE.<br />
1107-(4)
RED DE DATOS FRAME RELAY<br />
Fig 04. Control de congestión de la red Frame Relay.<br />
DESCARTE DE TRAMAS. En la Tabla 03 se definen los umbrales de congestión sobre la cola de datos en el nodo FR<br />
para el descarte de tramas. En otras palabras, cuando un usuario supera el umbral de datos adquirido Bc la red ingresa las<br />
tramas con el bit DE en baja prioridad. De esta manera, en caso de congestión, estas tramas son descartadas. En tanto no se<br />
supera el umbral Bc, sus tramas tendrán el bit DE con alta prioridad. Más allá de los argumentos teóricos los Router<br />
comerciales en general no toman acciones con estas alarmas, al menos por el momento (1994). Una combinación de las<br />
tramas perdidas debido a la congestión y el retardo involucrado permite definir la calidad del servicio QOS de Frame Relay.<br />
En la transmisión mediante celdas ATM se involucran parámetros similares en la evaluación de la calidad.<br />
-CIR.<br />
-CBS(Bc)<br />
-EBS(Be)<br />
-MCT.<br />
-SCT.<br />
-ACT.<br />
Tabla 03. Umbrales de servicio ofertado y umbrales de congestión en FR.<br />
UMBRALES DE SERVICIO DE USUARIO.<br />
(Committed Information Rate): Es la mínima tasa de información garantizada entre usuarios durante<br />
la operación normal en FR. En un tiempo de medida Tc esta tasa determina el umbral Bc. El caso<br />
actual es "cero CIR": el usuario envía datos y se arriesga a la congestión.<br />
(Committed Burst Size): Define el máximo número de bits de usuario transferidos en el tiempo de<br />
medida garantizado Tc (Measurement Interval). Este umbral, de ser excedido por el usuario, provoca<br />
la emisión de la alarma DE para el proceso de descarte de tramas.<br />
(Excess Burst Size): Define el máximo número de bits no-garantizados por la red FR. De ser excedido<br />
este umbral se procede a descartar las tramas.<br />
UMBRALES DE CONGESTIÓN DEL NODO.<br />
(Mild Congestion Threshold): En caso de llegar a un umbral de congestión media se produce la<br />
emisión de alarmas FECN-BECN y se mantiene en la cola de espera de transmisión a las tramas de<br />
entrada.<br />
(Severe CT): Una congestión severa descarta las tramas con indicación DE de baja prioridad.<br />
(Absolute CT): Una congestión absoluta descarta todas las tramas que ingresan.<br />
LMI (Local Management Interface). ANSI (T1.617) y ITU-T (Q.933) han reservado la dirección DLCI=1023 para el<br />
mensaje LMI. Este mensaje permite la gestión del enlace, verificando cíclicamente la conexión entre la red y el Router del<br />
usuario. LMI utiliza una trama HDLC del tipo de información no-numerada UI. En forma cíclica el FRAD del usuario emite<br />
un requerimiento de mensaje (secuencia corta cada 10 seg) denominado Status Enquiry. Desde la red se emite un mensaje<br />
1107-(5)
RED DE DATOS FRAME RELAY<br />
estado. Esto permite conocer los DLCI activos y eliminados y monitorear la red en tiempo real con el mensaje Sep Alive.<br />
Este mensaje consta de 4+N bytes usados para: control UI de Q.922; discriminador de protocolo; referencia de llamada; tipo<br />
de mensaje (enquiry-status) y N bytes de datos.<br />
2.3- SEÑALIZACIÓN<br />
El procedimiento para establecer el circuito virtual en FR no está definitivamente establecido. El establecimiento, desarrollo<br />
y desconexión de la llamada se basa en ITU-T Q.931. Se trata del procedimiento definido para DSS1 (señalización de<br />
usuario ISDN). En el desarrollo del protocolo de señalización se han propuesto modificaciones en el Frame Relay Forum<br />
para reducir la complejidad de las normas actuales.<br />
Tabla 04. Formato de la trama involucrada en la señalización FR.<br />
-PD 1 Byte. Discriminador de protocolo. Distingue al mensaje de control de llamada en la interfaz usuario-red.<br />
-RSV 4 bits. Reservados (0000)<br />
-CRL 4 bits. Longitud del campo de referencia de llamada.<br />
-CR 1 Byte. Campo de referencia de llamada. Similar al número de canal lógico del protocolo X.25. Identifica a<br />
cada llamada en la interfaz FR.<br />
-MT 1 Byte. Tipo de mensaje codificado en 7 bits (el bit 8 es un relleno 0). Los tipos de mensajes son:<br />
Conexión, proceso de llamada, reconocimiento de conexión, setup, alerta, desconexión, pedido de estado y<br />
estado.<br />
-IE Elementos de información. Dependiente del tipo de mensaje.<br />
2.4- IP over X.25/FR<br />
Normalmente es común encapsular el protocolo TCP/IP sobre las puertas X.25 o Frame Relay. Para ello se han previsto las<br />
alternativas de la Tabla 05. (ver también la ilustración anexa)<br />
Tabla 05. Encapsulado de tramas en X.25 y Frame Relay.<br />
IP/X.25 Según RFC-1356. El datagrama IP se ingresa dentro de un paquete X.25/LAP-B con el agregado de in<br />
campo identificado NLPID (Network Layer Protocol Identificator). Debido a que en el protocolo X.25<br />
no se tiene previsto un identificador SAP de capa superior se adiciona este Byte. El valor de Byte NLPID<br />
es hexadecimal CC para protocolo IP, 81 para CLNP y 80 para SNAP (Ethernet tipo IEEE 802.3).<br />
IP/F.Relay Según RFC-2427. El procedimiento es similar solo que se agrega un campo de control fijo (hexa 03)<br />
antes del identificador de protocolo NLPID. En caso de utilizar SNAP, el OUI (Organization Unique<br />
X.25/F.Relay<br />
Identification) vale 00 00 00 (hexadecimal) y el PID (Protocol Identificator) es 08 00 (hexadecimal).<br />
Cuando un cliente cuyo acceso es X.25 ingresa sobre una red de transporte del tipo Frame Relay las<br />
secuencias correspondientes al protocolo X.25 y la carga útil se encapsulan directamente sobre LAP-F.<br />
De esta forma se conserva intacta la información de canal lógico para la componente X.25 de la red.<br />
IEEE/FR El encapsulado de IEEE 802.3 sobre Frame Relay (RFC-2427) tiene en cuenta los campos LAP-F (3<br />
bytes de encabezado y 3 de trailer). Además se ingresan 3 bytes de control (03), padding (00) y NLPID<br />
(80). Continúan los campos OUI y PID (corresponden a NSAP) y el paquete MAC+LLC.<br />
1107-(6)
RED DE DATOS FRAME RELAY<br />
Flag<br />
IP/X.25<br />
IP/FrameRelay<br />
Flag<br />
Address<br />
DLCI<br />
Control<br />
F/B<br />
FGI<br />
LCG<br />
LC<br />
PTI<br />
Control<br />
NLPID<br />
NLPID<br />
OUI<br />
(00 00 00)<br />
VRS<br />
TS<br />
ILH<br />
OUI<br />
(00 00 00)<br />
PID (08 00)<br />
Total Length<br />
ID<br />
PID (08 00)<br />
Fra<br />
Offset<br />
Time To Live<br />
Protocol<br />
Head CheckSum<br />
Source<br />
IP Address<br />
Destination<br />
IP Address<br />
TCP<br />
CRC-16<br />
Flag<br />
CRC-16<br />
Flag<br />
1107-(7)
REDES LAN DEL TIPO ETHERNET<br />
REDES LAN DEL TIPO ETHERNET<br />
Con referencia a las redes de área local del tipo Ethernet. Sobre el método de acceso y los<br />
paquetes involucrados en la comunicación.<br />
1108<br />
1- CLASIFICACIÓN<br />
A continuación se entrega el modelo de capas para las redes de área local LAN (Local Area Network) que son estudiadas<br />
en el presente capítulo.<br />
UDP<br />
TCP<br />
IP<br />
ARP<br />
RARP<br />
SNAP<br />
2<br />
LLC<br />
MAC 802.3 MAC 802.5 MAC 802.8 MAC 802.11<br />
Ethernet<br />
Token Ring<br />
FDDI<br />
Wireless<br />
1<br />
FastEth<br />
GigabitEth<br />
Fig 1. Modelo de capas para redes LAN.<br />
RED DE DATOS. Una red de datos comprende los elementos para la comunicación entre componentes informáticos<br />
(entidades de un sistema). La selección de una red de datos compleja debe atender a un componente estratégico<br />
(planeamiento a largo plazo) y otro táctico (desarrollo a corto plazo). En la última década la evolución en este terreno se ha<br />
incrementado con rapidez y el planeamiento a largo plazo se ha acortado en el tiempo. La ley de Gordon Moore dice que la<br />
performance se cuadruplica al mismo precio cada dos o tres años.<br />
La visión hasta fines de los años `90 era la siguiente: las redes LAN estaban adaptadas para la interconexión de varios<br />
terminales del mismo usuario en un área restringida a alta velocidad y las redes de área extendida WAN (X.25, Frame<br />
Relay y ATM) permitían una conexión punto-a-punto dentro de una red pública. Se entiende por MAN (también conocidas<br />
como LAN de segunda generación) a redes de área metropolitana para la interconexión de redes LAN y servicios de banda<br />
ancha.<br />
Hacia fines de los años `90 la imagen cambió: la red Ethernet se impuso definitivamente (es el 80% de todas las redes<br />
instaladas en el mundo) y amplió sus velocidades a 100 Mb/s (Fast Ethernet) y 1000 Mb/s (Gigabit Ethernet). Esto trajo<br />
como conclusión la posibilidad de realizar redes de alta velocidad y de extensión MAN (e incluso WAN) con la misma<br />
tecnología Ethernet, a muy alta velocidad mediante fibras ópticas. Estas redes se fundamentan en switchs Ethernet y<br />
routers IP. Las misma son estudiadas en detalle en el Capítulo referido a redes IP.<br />
1108-(1)
REDES LAN DEL TIPO ETHERNET<br />
COMPONENTES DE UNA RED. Los elementos que componen una red de datos (como una red de área local LAN) se<br />
indican en la siguiente Tabla 01. Para más detalles sobre los componentes se deben analizar algunos capítulos<br />
relacionados.<br />
-OS<br />
-Servidor<br />
-MainFrame<br />
-Cliente<br />
-NIC<br />
-Hub.<br />
-Bridge<br />
-Switch<br />
-Router<br />
Tabla 01. Componentes de una red de área local LAN.<br />
-(Operation System). Sistema operativo de la red LAN. Por ejemplo: Novell NetWare, UNIX,<br />
Appleshare, DECnet, IBM LAN Server, Microsoft Windows NT. El Novell NetWare posee el<br />
60 % del mercado en USA (en 1993). MS-DOS (Disk Operating System de Microsoft) se ha<br />
diseñado con una memoria limitada a 640 kBytes., lo que constituye una seria limitación para la<br />
interconexión de PC (networking).<br />
-El concepto client/server se ha introducido en 1987 para ambientes de operación LAN. Este<br />
modelo contrasta con el modelo de anfitrión Host (por ejemplo, IBM-3090, 4381 y 9370). El<br />
Host es un computador que procesa los datos de varios terminales informáticos en tiempo<br />
compartido. El modelo cliente/servidor reparte las funciones centrales en el server y las<br />
distribuidas en los clientes. Puede ser un software que trabaja en una PC (servidor no-dedicado)<br />
o una PC dedicada a tal efecto.<br />
Téngase presente que los requerimientos de velocidad se incrementa permanentemente debido a<br />
los servicios multimediales y la industria basada en computadoras. Por ejemplo, el avión Boeing<br />
777 fue el primero diseñado completamente mediante computadoras CAD-CAM.<br />
En una red se puede conectar una Mainframe, se trata de computadores con más de un<br />
procesador central. El Mainframe comparte la carga de trabajo y fueron las primeras<br />
computadoras desde 1960.<br />
Las funciones del servidor son: Permite administrar la memoria de archivos y el backup de ellos<br />
(file); Permite el servicio de comunicación con otros servidores de red y Permite el servicio de<br />
E-mail y facsímil electrónico. Por otro lado, administra la presencia de base de datos, de<br />
directorios y el uso compartido de la impresora.<br />
-(Nodos y Workstations). Se trata de las PC que se conectan a la red y completa el concepto<br />
cliente/servidor. Se utiliza como procesador de palabra, para diseño gráfico, base de datos,<br />
gestión de proyectos, etc. Muchas veces se utiliza la palabra HOST para denominar una simple<br />
estación de trabajo. En la red Internet cada computadora se denomina Host o Nodo. En otras<br />
oportunidades Host se reserva para computadoras que tienen varios usuarios.<br />
-(Network Interface Cards o Network Board). Conecta una PC a la red. Cumple funciones de<br />
capa 1 para conexión al medio físico de enlace. En una PC convencional se trata de una tarjeta<br />
interna al bastidor. Puede usar un conector modular telefónico de 4 pin RJ-11 o de 8 pin RJ-45.<br />
En el caso de disponer de un Notebook o Laptop la puerta denominada PCMCIA permite la<br />
conexión. PCMCIA (Personal Computer Memory Card International Association) es una<br />
interfaz al exterior. El conector (68 pines) tiene contactos más largos para la alimentación e<br />
ingresa la energía antes que datos. Existen 3 tipos:<br />
-Tipo I (expansión de memoria),<br />
-Tipo II (adaptador a modem y LAN) y<br />
-Tipo III (conexión a disco duro).<br />
El controlador de LAN es un software que se instala para controlar el NIC de la capa 1.<br />
-Permite reunir en un punto los elementos de la red LAN. Se trata de componentes generalmente<br />
activos (regeneran las señales y tienen funciones de supervisión).<br />
-Permiten la interconexión de redes LAN o la subdivisión de redes muy grandes. Su función es<br />
“filtrar” los paquetes de datos de acuerdo con la dirección de destino.<br />
-Realiza funciones de conmutación en una estructura en estrella. Simula un Hub desde el punto<br />
de vista topológico pero conmuta paquetes en lugar de regenerarlos. Hub, Bridge y Switch son<br />
elementos internos a una LAN. Router permite la conexión al exterior.<br />
-Permite la conexión de una red LAN hacia una red WAN. Desde el punto de vista del hardware<br />
es siempre el mismo, modificándose el software incorporado. Las interfaces de salida dependen<br />
de la velocidad a ser utilizada:<br />
-RS-232 o V24/V.28 para interfaces de 9,6 o 19,2 kb/s hacia redes X.25.<br />
-V.35 para interfaces de Nx64 kb/s hacia redes Frame Relay.<br />
-G.703 hacia redes de 2 Mb/s del tipo Frame Relay o ATM.<br />
-Interfaz óptica para alta velocidad; por ejemplo, STM-1 en ATM.<br />
1108-(2)
REDES LAN DEL TIPO ETHERNET<br />
2- CAPA FÍSICA Y ACCESO<br />
2.1- CARACTERÍSTICAS GENERALES<br />
STANDARD DE LA IEEE. La historia se inicia con la red Ethernet (original de R.Metcalfe-1973 en Xerox) y Token<br />
Ring (idea original de Farmer-1969 implementada por IBM-1983). En 1980 la IEEE comienza el proceso de<br />
normalización que culmina en 1985 con la Serie 802. El mismo año el comité de ANSI adopta dicha norma y en 1987 la<br />
ISO determina la Serie 8802, de igual características. Las normas IEEE 802.x se indican en la Tabla 02.<br />
Tabla 02. Normas de la IEEE 802 y ISO 8802 para redes LAN.<br />
SERIE IEEE 802.x<br />
-802.1 Define las direcciones MAC y el modelo de capas. Define el standard para gestión de red. Define la<br />
función bridge inter-LAN de tipo 802.3/.4/.5.<br />
-802.2 Define protocolo LLC para: direcciones SAP, control de flujo, reconocimiento ACK y retransmisión<br />
ARQ.<br />
-802.3 Define las capas PHY y MAC para redes CSMA/CD (Ethernet) tipo 10Base5, 10BaseT, 100BaseT (sobre<br />
UTP) y 10BaseFL/100BaseFX sobre fibra óptica 62,5/125 um, etc.<br />
-802.4 Define las capas PHY y MAC para redes Token Bus. Utilizado MAP (Manufacturing Automation<br />
Protocol).<br />
-802.5 Define las capas PHY y MAC para redes Token Ring.<br />
-802.6 Define la red de área metropolitana MAN con acceso de doble bus DQDB para el servicio SMDS.<br />
-802.7 Comité para asesoramiento en banda ancha.<br />
-802.8 Comité de asesoramiento en redes con fibras ópticas. ANSI X3T9.5 tiene a su cargo la normalización de<br />
FDDI.<br />
-802.9 Comité para integración de voz y datos IVD (Integrated Voice and Data) en la red ISDN. También para<br />
ISLAN (Integrated Service LAN) para voz conmutada o en paquetes sobre LAN 802.3.<br />
-802.10 Comité para la seguridad de redes (autentificación y cifrado).<br />
-802.11 Define las redes LAN inalámbrica Wireless. Por ejemplo, HiperLAN a 20 Mb/s.<br />
-802.12 Define la red LAN de alta velocidad 100VGAnyLAN, para Grado Vocal sobre cables UTP con acceso<br />
por prioridad con demanda.<br />
-802.2Q<br />
-802.2P<br />
-802.2D<br />
SERIE IEEE 802.2x y 802.3x<br />
Permite la definición de VLAN (Virtual LAN) mediante un encabezado de trama especial.<br />
Permite la definición de clase de servicio CoS mediante 3 bits en la trama.<br />
Define STP (Spanning-Tree Protocol) que permite la formación de enlaces cerrados en la arquietectura de<br />
la LAN para protección mediante enlaces duplicados.<br />
-802.3 Ethernet del tipo 10Base5. Original de Xerox (1972/78) y normalizada por IEEE en el año 1983.<br />
-802.3a Ethernet del tipo 10Base2 (Thin Ethernet) del año 1988.<br />
-802.3b Ethernet del tipo 10Broad36 para broadband del año 1985.<br />
-802.3e Ethernet del tipo 1Base5 (Starlan a 1 Mb/s) del año 1987.<br />
-802.3i Ethernet del tipo 10BaseT (por par trenzado) del año 1990.<br />
-802.3j/k Ethernet del tipo 10BaseF (mediante fibra óptica multimodo) del año 1992.<br />
-802.3u Ethernet del tipo 100BaseT (Fast Ethernet) del año 1995.<br />
-802.3x Ethernet del tipo FDX (tipo full-duplex) del año 1997.<br />
-802.3z Ethernet del tipo 1000BaseFX (Gigabit Ethernet por fibra óptica) del año 1998.<br />
TOPOLOGÍA. Es la forma en que se interconectan los componentes de la LAN y puede encontrarse las redes en bus o<br />
árbol (Ethernet IEEE 802.3) y anillo (Token Ring IEEE 803.5). La LAN Token Bus (original de General Motors y<br />
normalizada en IEEE 802.4) no ha tenido mayor aplicación en comunicaciones. La topología inicial fue el bus en Ethernet.<br />
Debido a la vulnerabilidad que dispone el uso de un solo cable se ha popularizado el uso de una topología en árbol<br />
(estrella) con un concentrador Hub. Desde el punto de vista funcional de acceso son idénticas. El Hub se conecta con el<br />
Server de la red LAN y con los usuarios.<br />
La principal ventaja del anillo es que cada punto de acceso posee un regenerador que permite extender la conexión, en caso<br />
de falla se produce un bay-pass para no afectar la integridad del anillo. El anillo permite una simplicidad mayor a las líneas<br />
en árbol (línea multipunto). Otra ventaja es la posibilidad de usar fibras ópticas (como en FDDI) debido a la transmisión<br />
unidireccional. Sin embargo, el anillo posee varias desventajas: la vulnerabilidad de un solo cable (FDDI usa dos fibras<br />
ópticas), la posible falla de repetidores y la limitación del tamaño (por el retardo acumulado en los repetidores). El método<br />
de acceso consiste en el protocolo que se debe seguir para acceder a la transmisión sobre la red. Se distinguen 2 formas<br />
fundamentales: detección de colisión (para Ethernet CSMA/CD) y derecho de acceso mediante un Token Passing (usado en<br />
Token Ring y FDDI).<br />
1108-(3)
REDES LAN DEL TIPO ETHERNET<br />
Tabla 03. Características de los modelos de red LAN Ethernet.<br />
ETHERNET<br />
10Base5 También conocida como Thicknet, se trata de la especificación original de Ethernet. La velocidad es 10<br />
Mb/s, con conexión en banda base y longitud máxima del segmento de 500 mts. El cable coaxial es RG<br />
58A/U de 50 ohm; conductores de 2,17/6,2 mm, con aislación en PE o PVC. La atenuación del cable es<br />
1,6 dB/100 mts a 10 kHz y el conector es BNC (Bayonet Navy Connector). Se admite un espaciamiento<br />
mínimo entre nodos de 2,5 mts y 100 nodos como máximo.<br />
10Base2 Conocida como Cheapernet se trata de versión de bajo costo para conexión entre computadores.<br />
Normalización del año 1988 en IEEE 802.3b. En este caso la longitud máxima del enlace es de 200 mts,<br />
con 30 nodos y separación de 0,5 mts. Se dispone de un cable coaxial de 50 ohm y 0,95/2,52 mm de<br />
1Base5<br />
diámetro, aislado en PE o PVC. La atenuación de 4,6 dB/100 mts a 10 MHz.<br />
Conocida como Starlan es la conexión entre Hub servidor (Server) y en estrella las estaciones de la red.<br />
Se conectan mediante pares trenzados con un máximo de 250 mts y velocidad de 1 Mb/s. No se<br />
especifica el máximo de estaciones conectadas al Hub. La detección de colisión la realiza el Hub y envía<br />
una señal de presencia a todas las estaciones.<br />
10BaseT Conocida como Twisted-pair Ethernet, fue propuesto por Hewlett-Packard-1987. Normalizada en 1990<br />
en IEEE 802.3i. Utiliza UTP como Token Ring. Se usa la topología en árbol mediante pares balanceados<br />
trenzados de sección 0,34 o 0,56 mm 2 . Se adopta un Hub como concentrador de usuarios y una distancia<br />
de hasta 100 mts al usuario (Cat 3). La conexión en árbol elimina el problema del bus coaxial (una falla<br />
interrumpe la conexión serie).<br />
Los pares se normalizan en EIA-568 (la categoría 3 soporta la topología en árbol para Ethernet). Los<br />
cables son aislados en Teflón (Polímero de Flúor) por razones de seguridad contra incendios. El conector<br />
usado es el RJ-45 de 8 contactos. El pin 1-2 se usa para transmisión y 3-6 para recepción. Los pares son<br />
cruzados para mantener la transmisión en ambos sentidos en los mismos pines. Este tipo de cable tiene 4<br />
pares de 0,6 mm, impedancia de 108 ohm y atenuación de 21 dB/km a 1 MHz.<br />
10Broad36<br />
100BaseFX<br />
100BaseTX<br />
100VG<br />
1000BaseX<br />
Se aplica para conexión broadband en código DPSK en coaxial de 75 ohm (RG-58 A/U CATV). El<br />
segmento máximo es de 3600 mts. Se usa para redes CATV con coaxial de 75 ohm.<br />
FAST-ETHERNET<br />
En este caso se adopta como enlace físico las fibras ópticas multimodo (diámetros de 62,5/125 μm). La<br />
conectorización es SC o ST del tipo dúplex.<br />
Es compatible con 10BaseT. Dispone de acceso a 100 Mb/s similar a Ethernet según IEEE 802.3ud. Usa<br />
par trenzado (STP/UTP categoría 5) con acceso CSMA/CD. El conector es RJ-45 (ISO-8877).<br />
(Voice Grade). Trabaja a 100 Mb/s (IEEE 802.12). Utiliza el formato de tramas Ethernet en capa 2. El<br />
cable de acceso es un bloque de 4 pares del tipo 10BaseT (categoría 3, longitud máxima de 100 mts).<br />
Utiliza una separación en 4 señales y codificación 5B6B a 30 Mb/s por cada par (Quartet Channelling).<br />
Los 4 pares se utilizan alternativamente para transmisión y recepción. Se utiliza el scrambler de los datos<br />
en línea.<br />
GIGABIT-ETHERNET<br />
La norma es la IEEE 803.3z y .3ab y comenzaron a trabajarse en 1995 luego de la ratificación final de<br />
Fast-Ethernet. Gigabit-Ethernet se finalizó en 1998 y se comenzó con 10Gigabit. Los distintos tipos de<br />
redes Gigabit Ethernet (trabajando a 1000 Mb/s) son: 1000BaseX (denominado FiberChannel con<br />
código 8B-10B) y 1000BaseCX sobre categoría 5 (cable UTP y conector DB-9); 1000Base-SX (sobre<br />
850 nm con FO-MM) y 1000BaseLX o LH (sobre 1300 nm con FO MM o SM). Normalmente SX<br />
identifica a Short Wavelength y LX a Long Wavelength.<br />
La tecnología multimodo tiene buenas aplicaciones para cortas distancias (del orden de 500 mts) debido<br />
al reducido costo de los láser que utilizan igual tecnología que los compact-disc. Un problema en Gigabit<br />
con fibras MM es el retardo en modo diferencial DMD (Differential Mode Delay) con láser LX/LH. Así<br />
un láser monomodo sobre fibras multimodo puede sufrir la división de un modo y producir distorsión a<br />
alta velocidad.<br />
WIRELESS-ETHERNET<br />
Normalizada mediante IEEE 802.11 se trata de las LAN sin hilos. Se han propuesto enlaces<br />
radioeléctricos e infrarrojos. Se presentan 3 ejemplos:<br />
-Wave-LAN (Lucent). Funcionan a 2 Mb/s con modulación DS-Spread Spectrum (acceso CSMA/CD). La<br />
banda de frecuencia es 2400-2483,5 MHz. Tiene un alcance de 25 mts en área cerrada y una VER mejor<br />
a 10 -8 . La antena se conecta a la PC mediante una tarjeta NIC o una PCMCIA al notebook. La estación<br />
central se conecta al la Ethernet 10BaseT o 10Base2.<br />
-FreeLink (Cabletron). Utiliza acceso CDMA-SD con modulación 16PSK tipo trellis. CDMA es del tipo<br />
32 chip/bit con alcance de 80 mts. El acceso es en la banda de 5725-5850 MHz y 2400-1485 MHz para<br />
el enlace up y down. Utiliza conectores RJ45 y AUI. Utiliza antenas de 360 grados en el hub y 180 en el<br />
terminal.<br />
-AltairWIN (Motorola). Se conoce como Wireless Information Network a 18 GHz.<br />
1108-(4)
REDES LAN DEL TIPO ETHERNET<br />
2.2- CAPA 1 (PHY): ETHERNET<br />
En la capa 1 se define la interfaz al vínculo físico. En la Fig 02 se identifican los componentes de la LAN. El usuario<br />
dispone de las 7 capas del modelo; el nodo de acceso a la LAN cumple funciones de capa 1 y 2a/2b. Se disponen de<br />
circuitos híbridos o estrellas para los puntos de varias direcciones. Si la red es extensa se requiere de repetidores de línea.<br />
La topología en bus utiliza un cable coaxial, mientras la topología en árbol (una generalización del bus) usa un par<br />
trenzado. El bus tiene sus extremos cargados para evitar reflexiones de la señal y mejorar la detección de colisiones; en la<br />
topología árbol el usuario su ubica en el extremo.<br />
El código de transmisión en la red es el Manchester. En este código se asigna al bit 1 los niveles 01 y al bit 0 los niveles<br />
10. Los niveles de tensión son bipolar para mantener la componente de corriente continua nula. Facilita además la<br />
recuperación de la temporización debido al cambio de polaridad periódico. La velocidad de transmisión de 10 Mb/s se lleva<br />
a 20 Mb/s debido a la codificación. La interfaz física de capa 1 se identifica mediante un código que incluye: la velocidad<br />
de transmisión, la indicación Banda base y la longitud de enlace. Las posibilidades se indican en la Tabla 03.<br />
Fig 2. Procedimiento de acceso a la red Ethernet del tipo CSMA/CD.<br />
CONCENTRADOR (HUB). Se han difundido los Hub con las redes 10BaseT debido a la facilidad de extensión de la red<br />
LAN mediante una configuración jerárquica en estrella. Se trata de una topología mixta con un columna Backbone de<br />
coaxial o fibra óptica y concentradores para usuarios en estrella.<br />
Un Hub es un concentrador, cuya versión más simple es un elemental conector tipo "T" (concentrador de 3 puertas<br />
pasivo). Los Hub activos han evolucionado rápidamente; las características de estas variaciones son:<br />
-La primer generación de Hub activos solo ofrece funciones de repetidor-regenerador de señal digital. Disponen de hasta<br />
8/12 puertas activas.<br />
-En la segunda generación de Hub se introducen las funciones de gestión de red. Mediante el protocolo SNMP, obtiene el<br />
estado de puertas (concentrador inteligente Smart Hub). Permite la generación de segmentos virtuales de LAN (puertas de<br />
acceso múltiple). Disponen de un microprocesador para la gestión y memoria MIB (base de datos de gestión).<br />
-La tercera generación de Hub poseen un backplane de alta velocidad (celdas ATM). Posee puertas de diferentes técnicas<br />
(modularidad LAN, FDDI, Router, Gestión). Incorpora funciones de conmutación para todas las necesidades de una<br />
empresa (Enterprice Switching). Las funciones de gestión permiten la desconexión de nodos con alarma y aislación de<br />
1108-(5)
REDES LAN DEL TIPO ETHERNET<br />
puertas para pruebas locales. Además permite la conexión horaria de puertas, el análisis de protocolo y obtener el estado de<br />
carga de enlaces.<br />
2.3- ACCESO AL ENLACE EN ETHERNET<br />
2.3.1- ACCESO CSMA/CD. La capa 2 de las redes LAN contienen 2 sub-capas denominadas: LLC (Logical Link<br />
Control) común a las redes LAN/MAN y MAC (Medium Access control) diferente para las redes Ethernet y Token Ring.<br />
El método de acceso original se denomina ALOHA (original de N.Abranson-1970).<br />
Se utiliza el CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access-Collision Detection):<br />
-CS Sensor de portadora (tensión sobre la línea).<br />
-MA Acceso múltiple de usuarios.<br />
-CD Detección de colisión y retransmisión luego de un tiempo de espera.<br />
Fue desarrollado por Xerox Corp, DEC e Intel desde 1973 con el nombre comercial Ethernet. La palabra carrier o<br />
portadora se refiere a cualquier actividad eléctrica en el cable de interconexión. Se trata de una variante mejorada del<br />
acceso Aloha ya que en caso de colisión se interrumpe la transmisión.<br />
2.3.2- COLISIONES. El procesador del nodo de entrada del usuario es responsable de la fragmentación y segmentación<br />
de los datos del usuario (capa 2b); del cálculo de la calidad de la señal y del enrutamiento de los datos. Un nodo puede<br />
ingresar datos al bus cuando este se encuentra sin actividad eléctrica. Cuando dos terminales transmiten simultáneamente<br />
sobre el bus se produce una colisión que se detecta como niveles de tensión inadmisibles en la línea.<br />
Los pasos involucrados son:<br />
-Diferir: no transmitir en tanto se encuentra presente señal en el bus.<br />
-Transmitir: cuando no se detecta tensión (carrier).<br />
-Detectar: cuando se detecta una colisión. Detección de colisión mediante el umbral de tensión -1,492 a -1,629 Volt.<br />
-Informar: una colisión obliga a cualquier terminal a ocupar la línea mediante una señal (Jam Signal) (32 bits= 1010...10).<br />
-Esperar: se espera un tiempo aleatorio (algoritmo backoff binario exponencial).<br />
-Retransmitir: iniciar la retransmisión.<br />
Fig 03. Red de área local de tipo Ethernet 10Base5.<br />
En la Fig 03 se muestra el acceso al bus. En caso de colisión se silencian ambos terminales y luego de esperar un tiempo<br />
aleatorio (random) intentan nuevamente el ingreso a la línea. El tiempo de retardo para el N-ésimo intento de acceso está<br />
distribuido uniformemente entre 0 y 2 N -1 (en unidades de 512 bits). De esta forma no se requiere un control central para<br />
asignar el ingreso a la red. Este proceso se conoce como Backoff exponencial.<br />
2.3.3- DETECCIÓN DE COLISIONES ERRÓNEAS. Para asegurar la detección de colisiones en forma correcta se<br />
implementan los siguientes aspectos:<br />
-En la topología bus se asegura una adaptación de impedancia en el extremo de bus de 50 ohm para evitar reflexiones que<br />
se identifiquen como una colisión.<br />
1108-(6)
REDES LAN DEL TIPO ETHERNET<br />
-También en la topología en bus se asegura una distancia mínima entre terminales de acceso a la LAN. De esta forma los<br />
cables coaxiales de unión se entregan con una longitud de 23,3 m (corresponde a la longitud de onda de 10 MHz para una<br />
velocidad de propagación de 2,3x 10 8 m/s).<br />
-En el protocolo MAC se asegura una longitud mínima de trama de 72 Bytes. La longitud mínima del paquete (72 Bytes a<br />
10 Mb/s corresponde a 57,6 µseg) garantiza una detección de colisión correcta.<br />
-Para permitir el silenciamiento de la señal entre paquetes se asegura un espaciamiento mínimo de 9,6 µseg. Esto permite la<br />
recuperación del valor de tensión en el medio de conexión.<br />
2.3.4- ACCESO PARA 100VGAnylan (Voice Grade). Trabaja a 100 Mb/s (IEEE 802.12). Utiliza el formato de tramas<br />
Ethernet en capa 2. El cable de acceso es un bloque de 4 pares del tipo 10BaseT (categoría 3, longitud máxima de 100<br />
mts). Utiliza una separación en 4 señales y codificación 5B6B a 30 Mb/s por cada par (Quartet Channelling). Los 4 pares<br />
se utilizan alternativamente para transmisión y recepción. Se utiliza el scrambler de los datos en línea. El acceso es DPAM<br />
(Demand Priority Access Method), propuesto por AT&T y H&P.<br />
La gestión de acceso a la red la realiza el Hub central, determina la prioridad de acuerdo con el servicio. Esto es necesario<br />
para asegurar el tiempo de respuesta en sistemas multimediales (vídeo y voz). Se trata del proceso Round-Robin donde el<br />
tiempo de espera incrementa la prioridad. La topología es hub-and-spoke de 100 mts, compatible con el cableado<br />
estructurado. Utiliza el mismo protocolo LLC. La trama MAC contiene: Preámbulo y delimitador de trama (8 bytes);<br />
dirección de origen y destino MAC (2x6 bytes); Configuración (1 bit para conexión en cascada del hub; 1 bit para<br />
identificador de nodo; 1 bit para identificador de bridge; 1 bit para identificador de formato IEEE 802.3 o 802.5; 12 bits<br />
reservados); datos (46 a 1500 bytes) y Secuencia de chequeo de trama (4 bytes).<br />
2.4- GIGABIT ETHERNET.<br />
<strong>MODELO</strong> DE CAPAS. El modelo de capas para la versión Gigabit-Ethernet es levemente diverso a las versiones Ethernet<br />
y Fast-Ethernet. Incluye las siguientes componentes:<br />
-Capa 2. Protocolo LLC y MAC<br />
-Capa 1. Interfaz GMII (Gigabit Media Independent Interface). Norma IEEE 802.3z.<br />
-Capa 1. Interfaz 1000Base-X. Usada con código 8B/10B como interfaz eléctrica hacia el medio.<br />
-Capa 1. Interfaz 1000Base-T para cable UTP en CAT-5 o 1000Base-LX/SX con fibra óptica SM y MM.<br />
LLC/MAC<br />
GMII (Gigabit Media Independent Inter)<br />
1000Base-X (PHY)<br />
1000Base-LX<br />
1000Base-SX<br />
1000Base-T<br />
El protocolo MAC de GigabitEthernet en substancia idéntico a las otras variantes de Ethernet. Las variantes definidas por<br />
la IEEE (para todas las Ethernet) se refieren a la posibilidad de estructurar los dos bytes de longitud de paquete como tipo<br />
de protocolo (de acuerdo con la versión original de Xerox) y la posibilidad de trabajo en forma full-dúplex.<br />
La función full-dúplex en Ethernet se implementa mediante la función Pause que se utiliza como control de flujo de datos.<br />
En esta función el paquete MAC es idéntico pero la dirección MAC de destino es la multicast (01-80-C2-00-00-01); de esta<br />
forma el control de flujo actúa sobre todos los posibles emisores de datos. La dirección de origen es la dirección MAC<br />
unicast normal. Los dos bytes de tipo de campo identifica un mensaje de control (88-08). Sobre las direcciones MAC se<br />
debe consultar más adelante en este mismo capítulo.<br />
INTERFAZ AL MEDIO DE ENLACE. En las 3 versiones de Ethernet se han definido interfaces de conexión. Las<br />
características comparativas se encuentran en la Tabla 04. Una interfaz de conexión al medio consiste en un conector de<br />
datos para el caso de Ethernet (15 pin con 4 pares ocupados) y Fast-Ethernet (40 pines con 20 pares ocupados) y en una<br />
interfaz lógica (no física) en el caso de Gigabit-Ethernet. La interfaz AUI y MII resultan ser interfaces externas a la cual se<br />
conecta el denominado Transreceiver con contiene el conector de salida al medio (BNC, RJ45 o para fibra óptica SC,<br />
según sea el caso). En Gigabit-Ethernet en cambio se trata de una interfaz interna a la unidad de conexión.<br />
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REDES LAN DEL TIPO ETHERNET<br />
1000BaseX. El código definido para la interfaz 1000BaseX es el 8B10B (8 bits se codifican en 10 bits). Este código fue<br />
desarrollado por IBM y permite suficientes transiciones de reloj, la codificación de señales de control, detección de errores.<br />
El código 8B10B es similar a 4B5B de FDDI, el que no fue adoptado debido al pobre equilibrio de corriente continua.<br />
Tabla 04. Comparación entre algunas redes de área local LAN.<br />
Red de área local LAN Ethernet Fast-Ethernet Gigabit-Ethernet<br />
Velocidad en la red 10 Mb/s 100 Mb/s 1000 Mb/s<br />
Interfaz de conexión AUI (Attachment Unit Interf) MII (Medium-Independent I) GMII (Gigabit MII)<br />
Número de contactos 15 pines. IEC 807-2 40 pines- IEC 1076-3-101 ---<br />
Contactos ocupados 4 pares con pantalla 20 pares sin pantalla ---<br />
Longitud máxima del cable 50 mts 0,5 mts ---<br />
Señal de datos Serial en código Manchester 4 bits en paralelo en NRZ Byte en paralelo en NRZ<br />
Reloj de datos 10 MHz 25 MHz 125 MHz<br />
Código y velocidad de línea<br />
8B10B a 1250 Mb/s<br />
Medios para full-dúplex 10BaseT. Cat 3= 100 mts 100BaseT. Cat 5= 100 mts 1000BaseT. Cat 6.<br />
1108-(8)
REDES LAN DEL TIPO ETHERNET<br />
3- PROTOCOLO DE ENLACE DE DATOS<br />
3.1- CAPA 2a: MAC PARA ETHERNET<br />
La trama Ethernet original tiene algunas diferencias con respecto a IEEE 802.3. Ethernet no incluye el campo de longitud<br />
de LLC (Length) y contiene en su lugar el tipo de protocolo de capa 3. Ethernet no contiene tampoco el Padding PAD. La<br />
trama de datos generada en la capa 2a/2b contiene, de acuerdo con IEEE 802.2/3 (Fig 04), los campos de la Tabla 05.<br />
DIRECCIÓN. El enrutamiento contiene 2 direcciones: una LLC y otra MAC. La dirección MAC identifica la estación<br />
sobre la red LAN (punto físico de la red, número de hardware que identifica al fabricante y serie del aparato) y la dirección<br />
LLC identifica al usuario. En LLC pueden estar conectados varios usuarios sobre la misma dirección MAC (MAC es una<br />
dirección en firmware mediante una memoria EPROM). La dirección puede ser individual, a un grupo multicast o<br />
broadcast. El formato de dirección MAC de 2 Bytes ocupa 1 bit para indicar una dirección individual o un grupo. La<br />
codificación FFFF (hexadecimal) señala la operación en broadcast para todas las estaciones activas en la LAN.<br />
En el formato de 6 Bytes contiene:<br />
-Un bit que indica una dirección individual o grupo.<br />
-Un bit que indica si se trata de direcciones administradas localmente o el formato universal (asignado por IEEE e ISO). El<br />
universal consiste en 22 bits asignados por IEEE al organismo que lo solicita (ejemplo, hexa 080020 para Sun).<br />
-Los 24 bits restantes son administrados localmente por el operador de la red LAN.<br />
En base a las direcciones MAC es posible realizar un “filtrado” (Bridge) o una conmutación (Switch). El switch es un<br />
elemento nobloqueante y no es Store and Forward como el Bridge. Tiene una estructura de matriz de forma que direcciona<br />
el paquete por la salida deseada. El Bridge solo permite el pasaje de paquetes desde una salida a la otra cuando la dirección<br />
se encuentra del otro extremo. La selección se realiza mediante una Tabla de Rutas que se estructura en forma dinámica. El<br />
Switch no detecta errores como el bridge y no memoriza.<br />
-PRE<br />
-SFD<br />
-DA<br />
.I/G<br />
.U/L<br />
.IEEE<br />
.Local<br />
-SA<br />
-VLAN<br />
-Field<br />
.Type<br />
.Length<br />
-LLC<br />
-SNAP<br />
-Datos<br />
-PAD<br />
-FCS<br />
Tabla 05: Campos del Protocolo en la Capa 2 en LAN IEEE 802.3.<br />
MAC Head<br />
7 Bytes. Preámbulo para el nivel físico (1010...10) para sintonizar el reloj de la estación receptora. Como<br />
la Ethernet se usa a 10 Mb/s en codificación Manchester el reloj es de 10 MHz.<br />
1 Byte (10101011). (Start Frame Delimiter).Delimitador de inicio de trama.<br />
6 Bytes. (Destination Address). Dirección de destino para identificar al terminal destinatario. Contiene:<br />
1 bit. Distingue entre un terminal (0), un grupo lógico y mensaje para todos los terminales (global).<br />
1 bit. Identifica una dirección local o universal (0) administrada por IEEE/ISO.<br />
22 bits. Se trata de un identificador de fabricante. Ejemplo: 08-00-09 para HP; 08-00-02 para Siemens.<br />
24 bits. Identifica al número de hardware del terminal.<br />
6 Bytes. (Source Address). Identifica la dirección MAC del terminal de origen. Idéntico a DA.<br />
4 Bytes opcionales para Virtual LAN. Ver la Tabla anexa.<br />
2 Bytes con las siguientes alternativas:<br />
Para Ethernet: Campo que identifica el tipo de protocolo superior de capa 3. Se trata de: IP (hexadecimal<br />
0800), ARP (0806) y RARP (8035).<br />
Para IEEE 802.3. Longitud del campo de información de usuario LLC.<br />
IP/SNAP/LLC<br />
3 o 4 Bytes. Es utilizado para direcciones SAP de origen y destino y para campo de control (conexión y<br />
desconexión del enlace, control de errores y control de flujo). Ver la Tabla Anexa.<br />
5 Bytes para direcciones SAP en TCP/IP sobre Ethernet. Permite extender el campo de direcciones SAP<br />
desde el Byte en LLC a 5 Bytes en total. Ver Tabla anexa.<br />
8xN Bytes. Para información de usuario. El número de Bytes se encuentra entre la longitud mínima de<br />
trama 72 Bytes (46 Bytes de datos) y la máxima 1526 Bytes.<br />
MAC<br />
N Bytes. (Padding). Octetos agregados para asegurar la longitud mínima de la trama.<br />
4 Bytes. (Frame Check Sequence). Para verificación de redundancia cíclica CRC-32. Permite el control<br />
de errores en la recepción.<br />
1108-(9)
REDES LAN DEL TIPO ETHERNET<br />
3.2- CAPA 2b: PROTOCOLO LLC/SNAP<br />
El protocolo y la trama de capa 2b-LLC es idéntica para las distintas redes LAN IEEE 802 y FDDI. Los campos<br />
contenidos en este protocolo se muestran en la Tabla 06a/b. Solo variantes de capa 2a las diferencian para el método de<br />
acceso al medio MAC.<br />
Fig 04. Paquete de datos para Ethernet y Token Ring.<br />
TIPOS Y CLASES LLC. Existen 3 tipos de operación:<br />
-Tipo 1: Servicio sin-conexión, sin control de flujo ni corrección de error. Es el usado en TCP/IP/Ethernet.<br />
-Tipo 2: Servicio con-conexión, con secuenciamiento, control de flujo y errores.<br />
-Tipo 3: Servicio sin-conexión con-reconocimiento.<br />
Los distintos tipos utilizan el mismo formato de protocolo PDU de 4 campos. Las direcciones de acceso al servicio SAP (1<br />
bit de control y 7 bits de identificación individual) son idénticas y se diferencian en el campo de control.<br />
CONTROL DE ERRORES. Se basa en el concepto de requerimiento de repetición automática ARQ (soportado por la<br />
numeración N(S) y N(R)). Se emplean 2 versiones de ARQ en la capa LLC: Stop-and-wait y go-back-N. El primero se<br />
aplica a los servicios sin-conexión y el segundo para los servicios con-conexión. El primero espera antes de transmitir la<br />
confirmación de cada trama y el segundo repite desde la trama N cuando se requiere la retransmisión. El control de flujo<br />
se fundamenta en la posibilidad de emitir la señal de control RNR para detener la emisión de datos desde el transmisor.<br />
1108-(10)
REDES LAN DEL TIPO ETHERNET<br />
-DSAP<br />
.I/G<br />
.SAP<br />
-SSAP<br />
.C/R<br />
.SAP<br />
-Control<br />
Tabla 06a. Campos del protocolo LLC definido en IEEE 802.3.<br />
CAMPOS DEL PROTOCOLO LLC DE IEEE 802.2<br />
1 Byte. (Service Access Points) Punto de acceso de servicio de destino de la capa superior.<br />
1 bit. El primer bit indica si se trata de un destino individual o un grupo.<br />
7 bits. Determinan la dirección de usuario SAP individual de destino. Ejemplo: hexadecimal AA para<br />
TCP/IP; otros servicios son ISO (10, 20 y 42), SNA, NetBIOS.<br />
1 Byte. Punto de acceso del servicio de origen (Acceso LLC).<br />
1 bit. El primer bit indica si se trata de una trama de comando o respuesta.<br />
7 bits. Dirección de origen SAP (ídem al destino).<br />
1/2 Bytes. Campo de control del tipo HDLC modo balanceado. Ver Tabla inferior. Para el caso de<br />
TCP/IP sobre SNAP/LLC este campo es del tipo LLC1 (denominado connection-less). Es del tipo sin<br />
reconocimiento (sin corrección de error por retransmisión); formato trama de control No-Numerada. La<br />
corrección de errores se deja a cargo de TCP. El campo de control está fijo en 03 (hexadecimal).<br />
CAMPOS DE SUBNETWORK ACCESS PROTOCOL<br />
-SNAP 5 Bytes. (SubNetworkAcces Point) Disponible para acceso de protocolo TCP/IP (Unix) en una LAN.<br />
.OUI 3 Bytes de Identificador de Organización. Utilizado para protocolo XNS. En TCP/IP vale 000000.<br />
.Type 2 Bytes. Identifica el protocolo de capa superior (SAP) entre IP (0800); ARP (0806) y RARP (8035).<br />
Estos últimos protocolos son usados para resolución de direcciones MAC e IP en una LAN.<br />
-Datos Datos TCP/IP del usuario de longitud variable.<br />
-N(S)<br />
-N(R)<br />
-P/F<br />
-SS<br />
.RR<br />
.RNR<br />
.REJ<br />
-N(R)<br />
-P/F<br />
-M..M<br />
.SABME<br />
.DISC<br />
-M..M<br />
.UA<br />
.DM<br />
.FRMR<br />
-P/F<br />
Tabla 06b. Componentes del campo de control de LLC.<br />
TRAMA DE TRANSFERENCIA DE INFORMACIÓN.<br />
7 bits. Numeración secuencial de trama transmitida.<br />
7 bits. Numeración secuencial de trama recibida.<br />
1 bit. Bit de comando (Poll) y de respuesta (Final de trama). El bit P es usado para solicitar una respuesta<br />
desde el otro extremo. Cuando se emite el bit P en 1, se debe responder con el bit P también en 1. Esto<br />
permite una verificación del estado de conexión.<br />
TRAMA DE SUPERVISIÓN.<br />
2 bits. Para función de supervisión. Indica los comandos:<br />
(Receive Ready) Para reconocer la trama recibida N(R).<br />
(Receice Not Ready) Para reconocer a N(R) y suspender la transmisión desde el emisor.<br />
(Reject) Indica que N(R) se han eliminado y debe retransmitirse. La causa se reporta como un campo de<br />
información.<br />
7 bits. Numeración secuencial de trama recibida.<br />
1 bit. Bit de comando (Poll) y de respuesta (Final de trama).<br />
TRAMA DE CONTROL NO-NUMERADA.<br />
5 bits. Bits de función modificadora en la Trama de comando:<br />
(Set ABMode Extended) Pedido de conexión lógica balanceada entre LLC.<br />
(Disconnect) Para suspender una conexión lógica.<br />
5 bits. Bits de función modificadora en la Trama de respuesta:<br />
(Unnumbered Ask) Reconoce el control SABME o DISC.<br />
(Disconnected Mode) Indica que LLC está lógicamente desconectada.<br />
(Frame Reject) Indica la recepción de una trama impropia.<br />
1 bit. Bit de comando (Poll) y de respuesta (Final de trama).<br />
IEEE 802.1Q/p.<br />
Los standard IEEE 802.10 y 802.1Q fueron propuestos para el manejo de las redes VLAN; este último es el utilizado con<br />
regularidad. En el standard 802.1Q se define el VLAN Tagging Switch que permite una identificación de la VLAN y la<br />
posibilidad de priorización del servicio (CoS Class of Service). La trama del paquete en capa MAC incluye 4 Bytes<br />
adicionales al IEEE 802.3 que se colocan luego de las direcciones MAC y antes del Type/Length. Los 4 Bytes son<br />
indicados en la Tabla 07. Obsérvese la presencia de 3 bits para prioridad de tráfico y 12 bits para identificación de VLAN.<br />
El mecanismo que se define para la CoS (clase 0 a 7 desde alta a baja prioridad) se compone de las colas de recepción y<br />
transmisión. El umbral para extraer los paquetes de la cola de recepción son:<br />
-Clase de servicio CoS 0/1: umbral del 50% (máxima prioridad).<br />
-CoS 2/3: umbral al 60%.<br />
-CoS 4/5: umbral al 80%.<br />
-CoS 6/7: umbral al 100% (mínima prioridad).<br />
1108-(11)
REDES LAN DEL TIPO ETHERNET<br />
En transmisión existen dos colas la de alta y baja prioridad. Su relación con la CoS es la siguiente:<br />
-Cola de baja prioridad (corresponde al umbral del 80%) y CoS 0/1: umbral al 40%; con CoS 2/3: umbral al 100%.<br />
-Cola de alta prioridad (corresponde al umbral del 20%) y CoS 4/5: umbral al 40%; con CoS 6/7: umbral al 100%.<br />
Por ejemplo, una puerta del switch que no fue configurada para CoS tiene un valor por default de umbral del 100%. Un<br />
servicio clase CoS=2/3 en el buffer de recepción (entrada al switch) tiene un umbral al 60% para la extracción de<br />
paquetes, mientras que en el de transmisión se coloca en alta prioridad (umbral al 20%) y con CoS=2/3 tiene una<br />
prioridad adicional del 80%.<br />
-DA/SA<br />
-TPID<br />
-TIF<br />
.UP<br />
.CFI<br />
.VLANI<br />
-Field<br />
Tabla 07. Campos del protocolo MAC para satisfacer el servicio VLAN.<br />
2x6 Bytes. Dirección MAC de destino y origen para identificar al terminal.<br />
(Tag Protocol Identifier). 2 Bytes. Usados para identificación del protocolo. En Ethernet es hexa=8100.<br />
(Tag Control Information). 2 Bytes usados para las siguientes funciones:<br />
3 bits para prioridad del usuario (User Priority). Se trata de CoS desde 0 a 7. Esta información permite<br />
poner en práctica la CoS definida en IEEE 802.1p.<br />
(Canonical Format Indicator). 1 bit para ser usado por Token Ring.<br />
(VLAN Identifier). Este campo de 12 bits permite identificar la VLAN (válido desde 1 a 1005). Permite la<br />
interoperación entre diferentes productores.<br />
2 Bytes.<br />
1 2 3 4<br />
MAC Address Destination<br />
802.3 (MAC)<br />
MAC Address Source<br />
802.1Q/p<br />
TPID. Tag Protocol Identifier<br />
Field (Length)<br />
TIF. Tag Control Information<br />
802.2 (LLC)<br />
SNAP<br />
DSAP (AA) SSAP (AA) Control (03)<br />
OUI (TCP/IP= 00 00 00)<br />
EtherType (IP= 08 00)<br />
1108-(12)
REDES LAN DEL TIPO ETHERNET<br />
LAMINA LAN. Componentes de una red LAN. Se muestran dos tipos de hub para LAN del tipo 10baseT y un<br />
transreceiver para interfaz AUI con red 10base2. Debajo se muestran switch LAN del tipo 10baseT y 100 baseT. Más<br />
abajo una unidad para enlace 100BaseFX.<br />
1108-(13)
RED DE AREA LOCAL LAN-TOKEN RING<br />
RED DE AREA LOCAL LAN-TOKEN RING<br />
Con referencia a las redes de área local del tipo Token Ring desarrollada por IBM. Sobre el<br />
método de acceso y los paquetes involucrados.<br />
1109<br />
1- CAPA FÍSICA Y ACCESO<br />
1.1- CARACTERÍSTICAS GENERALES<br />
STANDARD DE LA IEEE. La historia se inicia con la red Ethernet (original de R.Metcalfe-1973 en Xerox) y Token<br />
Ring (idea original de Farmer-1969 implementada por IBM-1983). En 1980 la IEEE comienza el proceso de<br />
normalización que culmina en 1985 con la Serie 802. El mismo año el comité de ANSI adopta dicha norma y en 1987 la<br />
ISO determina la Serie 8802, de igual características. Las normas IEEE 802.x se indican en la Tabla 01.<br />
Tabla 01. Normas de la IEEE 802 y ISO 8802 para redes LAN.<br />
SERIE IEEE 802.x<br />
-802.1 Define las direcciones MAC y el modelo de capas. Define el standard para gestión de red. Define la<br />
función bridge inter-LAN de tipo 802.3/.4/.5.<br />
-802.2 Define protocolo LLC para: direcciones SAP, control de flujo, reconocimiento ACK y retransmisión<br />
ARQ.<br />
-802.3 Define las capas PHY y MAC para redes CSMA/CD (Ethernet) tipo 10Base5, 10BaseT, 100BaseT (sobre<br />
UTP) y 10BaseFL/100BaseFX sobre fibra óptica 62,5/125 um, etc.<br />
-802.4 Define las capas PHY y MAC para Token Bus. Utilizado MAP (Manufacturing Automation Protocol).<br />
-802.5 Define las capas PHY y MAC para redes Token Ring.<br />
-802.6 Define la red de área metropolitana MAN con acceso de doble bus DQDB para el servicio SMDS.<br />
-802.7 Comité para asesoramiento en banda ancha.<br />
-802.8 Comité de asesoramiento en redes con fibras ópticas. ANSI X3T9.5 tiene a su cargo la normalización de<br />
FDDI.<br />
-802.9 Comité para integración de voz y datos IVD (Integrated Voice and Data) en la red ISDN. También para<br />
ISLAN (Integrated Service LAN) para voz conmutada o en paquetes sobre LAN 802.3.<br />
-802.10 Comité para la seguridad de redes (autentificación y cifrado).<br />
-802.11 Define las redes LAN inalámbrica Wireless. Por ejemplo, HiperLAN a 20 Mb/s.<br />
-802.12 Define la red LAN de alta velocidad 100VGAnyLAN, para Grado Vocal sobre cables UTP con acceso<br />
por prioridad con demanda.<br />
UDP<br />
TCP<br />
IP<br />
ARP<br />
RARP<br />
SNAP<br />
2<br />
LLC<br />
MAC 802.3 MAC 802.5 MAC 802.8 MAC 802.11<br />
1<br />
Ethernet<br />
FastEth<br />
GigabitEth<br />
Token Ring<br />
FDDI<br />
Wireless<br />
Fig 1. Modelo de capas para redes LAN.<br />
1109-(1)
RED DE AREA LOCAL LAN-TOKEN RING<br />
TOPOLOGÍA. Es la forma en que se interconectan los componentes de la LAN y puede encontrarse las redes en bus o<br />
árbol (Ethernet IEEE 802.3) y anillo (Token Ring IEEE 803.5). La LAN Token Bus (original de General Motors y<br />
normalizada en IEEE 802.4) no ha tenido mayor aplicación en comunicaciones. La topología inicial fue el bus en Ethernet.<br />
Debido a la vulnerabilidad que dispone el uso de un solo cable se ha popularizado el uso de una topología en árbol<br />
(estrella) con un concentrador Hub. Desde el punto de vista funcional de acceso son idénticas. El Hub se conecta con el<br />
Server de la red LAN y con los usuarios.<br />
La principal ventaja del anillo es que cada punto de acceso posee un regenerador que permite extender la conexión, en caso<br />
de falla se produce un bay-pass para no afectar la integridad del anillo. El anillo permite una simplicidad mayor a las líneas<br />
en árbol (línea multipunto). Otra ventaja es la posibilidad de usar fibras ópticas (como en FDDI) debido a la transmisión<br />
unidireccional.<br />
Sin embargo, el anillo posee varias desventajas: la vulnerabilidad de un solo cable (FDDI usa dos fibras ópticas), la posible<br />
falla de repetidores y la limitación del tamaño (por el retardo acumulado en los repetidores). El método de acceso consiste<br />
en el protocolo que se debe seguir para acceder a la transmisión sobre la red. Se distinguen 2 formas fundamentales:<br />
detección de colisión (para Ethernet CSMA/CD) y derecho de acceso mediante un Token Passing (usado en Token Ring y<br />
FDDI).<br />
1.2- RED DE AREA LOCAL TOKEN-RING<br />
1.2.1- CAPA FISICA. El método de acceso Token Ring fue desarrollado por MIT e IBM (1983) en base a los estudios de<br />
Willemjin-1972. La red LAN de tipo Token Ring es más reciente que la CSMA/CD. Consiste en un anillo sobre el cual se<br />
conectan todos los terminales. Se trata de nodos donde el usuario ingresa a la red (Fig 02). La ventaja del anillo es la<br />
regeneración en cada nodo de la señal lo que permite mayor distancia que el bus de banda base. En la Tabla 02 se realiza<br />
una comparación entre las redes Ethernet y Token Ring.<br />
Fig 02. Red LAN de tipo Token Ring. Estructura y tipo de acceso.<br />
El nivel físico se determina la velocidad de datos en la red entre 1 y 4 (16) Mb/s con tolerancia de 0,01 %. El código<br />
usado es el Manchester Diferencial con niveles de 3 a 4,5 Vpp. La conexión de la estación al cable troncal se realiza<br />
mediante un par balanceado de 150 ohm que termina en una unidad de acoplamiento al anillo de la red. Esta unidad tiene<br />
funciones de balance de impedancias y un mecanismo de by-pass para el caso que el terminal se encuentre en falla. En<br />
forma alternativa se pueden usar fibras ópticas de conexión (backbone). La longitud de onda es 850 nm; la fibra es<br />
1109-(2)
RED DE AREA LOCAL LAN-TOKEN RING<br />
multimodo de 50/125 µm o 62,5/125 µm de diámetro; el emisor es un Led de -13 o -9 dBm de potencia emitida; el<br />
detector es un diodo PIN de sensibilidad entre -7 y -27 dBm.<br />
Tabla 02. Comparación entre Ethernet y Token Ring.<br />
Tipo de red LAN Ethernet Token Ring FDDI<br />
Denominación 10base5 10baseT 100VG-AnyLAN Token Ring FDDI<br />
Norma IEEE 802.3 IEEE 802.3 IEEE 802.12 IEEE 802.5<br />
Año 1973 1988 1994 1983 1988<br />
Topología Bus Arbol Arbol Anillo Doble anillo<br />
Medio de conexión Coaxial Par bal. Par bal. Par bal. F.Optica<br />
Conector BNC RJ45 RJ45 RJ45<br />
Longitud máxima 500 mts 100 mts 100 mts<br />
Velocidad 10 Mb/s 10 Mb/s 100 Mb/s 16 Mb/s 100 Mb/s<br />
Código de línea Manchester Manchester 5B6B Manchester<br />
Método de acceso CSMA/CD CSMA/CD DPAM Token Passing Token Passing<br />
Conexión Asincrónica Asincrónica Sincrónica Sincrónica Sincrónica<br />
1.2.2- ACCESO TOKEN PASSING. El anillo se encuentra controlado por un mecanismo de autorizaciones o tramas<br />
testigo (token passing) que se muestran en la Fig 02. Se trata de:<br />
-El token free (derecho de acceso liberado) indica que el anillo se encuentra disponible y es generado por el terminal que<br />
ha ingresado la última información de trama.<br />
-El token busy (derecho de acceso ocupado) es generado al inicio de la transmisión para señalar que el bus ha sido<br />
ocupado. Antes de enviarse el token busy y la trama de información se espera que toda la señal se remueva del anillo.<br />
Al final del mensaje el mismo nodo coloca nuevamente un token free en la línea. Obsérvese que el nodo que emite la<br />
información la absorbe en el sentido opuesto y asegura la presencia del token free en el anillo al final de la ocupación. Si<br />
un punto de acceso desea transmitir debe remover el token free del anillo y colocar un token busy. El derecho es para<br />
transmitir una trama, luego de la cual se encuentra obligado a devolver un token free al anillo. Se disponen de 8 niveles<br />
posibles de prioridad para el acceso a la red.<br />
1109-(3)
2- PROTOCOLO DE ENLACE DE DATOS<br />
2.1- CAPA 2a: MAC PARA TOKEN-RING<br />
RED DE AREA LOCAL LAN-TOKEN RING<br />
En la capa 2 se define el tipo de trama y token que se usa (Tabla 03 y Fig 03).<br />
-El token busy lleva la indicación de acceso ocupado en el byte de control.<br />
-El token free lleva la indicación de acceso libre. Ambos consisten de 3 Bytes.<br />
-La Trama sirve para llevar información de usuario. Los campos de dirección DA y SA y el campo de control de error<br />
FCS son similares en IEEE 802.3 y 802.5.<br />
Tabla 03: Campos de información involucrados en IEEE 802.5-Token Ring.<br />
TRAMA DE TOKEN.<br />
-SD 1 Byte. Delimitador de inicio de trama (inicio del token J K 0 J K 000).<br />
-AC 1 Byte. Control de acceso (indica libre/ocupado). Secuencia PPPT MRRR:<br />
.PPP 3 bits. Son bits para prioridad (8 niveles).<br />
.RRR 3 bits. Reservación de variables.<br />
.M 1 bit. Bit de monitoreo. Un nodo actúa de monitor en el anillo. El emisor de Token free emite la trama<br />
con M=0 y el monitor lo setea en 1. Si falla el emisor, el monitor recibe M=1 y remueve el token.<br />
.T 1 bit. Indica si es un token (1) o trama de datos (0).<br />
-ED<br />
1 Byte. Delimitador de final de trama para cierre de token (J K 1 J K 1 I E):<br />
.I 1 bit. Indica si se trata de una trama intermedia.<br />
.E 1 bit. Indica errores detectados.<br />
TRAMA DE DATOS.<br />
-SD 1 Byte. Delimitador de inicio de trama (Bandera).<br />
-AC 1 Byte. Control de acceso (indicación de trama). Similar al Token.<br />
-FC 1 Byte. Para el control de trama (indica si es de una trama de datos con LCC o de control MAC).<br />
-DA 6 Bytes. Para indicar la dirección de destino.<br />
-SA 6 Bytes. Para indicar la dirección de origen.<br />
-LLC Para el campo de información LLC y datos de usuario. La longitud de trama máxima es de 8000 Bytes en<br />
Token Ring de 16 Mb/s y de 4472 Bytes en 4 Mb/s.<br />
-FCS 4 Bytes. Para la verificación de redundancia cíclica CRC-32.<br />
-ED 1 Byte. Delimitador de final de trama.<br />
-FS<br />
1 Byte. (Frame Status). Control de estado ACRR ACRR (R reservado).<br />
.A 2 bits. Bits de dirección reconocida.<br />
.C 2 bits. Bits de trama copiada.<br />
Fig 03. Paquete de datos para Ethernet y Token Ring.<br />
1109-(4)
RED DE AREA LOCAL LAN-TOKEN RING<br />
2.2- CAPA 2b: PROTOCOLO LLC<br />
El protocolo y la trama de capa 2b-LLC es idéntica para las distintas redes LAN IEEE 802 y FDDI. Los campos<br />
contenidos en este protocolo se muestran en la Tabla 04. Solo variantes de capa 2a las diferencian para el método de<br />
acceso al medio MAC.<br />
TIPOS Y CLASES LLC. Existen 3 tipos de operación:<br />
-Tipo 1: Servicio sin-conexión, sin control de flujo ni corrección de error. Es el usado en TCP/IP/Ethernet.<br />
-Tipo 2: Servicio con-conexión, con secuenciamiento, control de flujo y errores.<br />
-Tipo 3: Servicio sin-conexión con-reconocimiento.<br />
Los distintos tipos utilizan el mismo formato de protocolo PDU de 4 campos. Las direcciones de acceso al servicio SAP (1<br />
bit de control y 7 bits de identificación individual) son idénticas y se diferencian en el campo de control.<br />
CONTROL DE ERRORES. Se basa en el concepto de requerimiento de repetición automática ARQ (soportado por la<br />
numeración N(S) y N(R)). Se emplean 2 versiones de ARQ en la capa LLC: Stop-and-wait y go-back-N. El primero se<br />
aplica a los servicios sin-conexión y el segundo para los servicios con-conexión. El primero espera antes de transmitir la<br />
confirmación de cada trama y el segundo repite desde la trama N cuando se requiere la retransmisión. El control de flujo<br />
se fundamenta en la posibilidad de emitir la señal de control RNR para detener la emisión de datos desde el transmisor.<br />
-DSAP<br />
.I/G<br />
.SAP<br />
-SSAP<br />
.C/R<br />
.SAP<br />
-Control<br />
-N(S)<br />
-N(R)<br />
-P/F<br />
-SS<br />
.RR<br />
.RNR<br />
.REJ<br />
-N(R)<br />
-P/F<br />
-M..M<br />
.SABME<br />
.DISC<br />
-M..M<br />
.UA<br />
.DM<br />
.FRMR<br />
-P/F<br />
Tabla 04. Campos del protocolo LLC definido en IEEE 802.3.<br />
CAMPOS DEL PROTOCOLO LLC DE IEEE 802.2<br />
1 Byte. (Service Access Points) Punto de acceso de servicio de destino de la capa superior.<br />
1 bit. El primer bit indica si se trata de un destino individual o un grupo.<br />
7 bits. Determinan la dirección de usuario SAP individual de destino. Ejemplo: hexadecimal AA para<br />
TCP/IP; otros servicios son ISO (10, 20 y 42), SNA, NetBIOS.<br />
1 Byte. Punto de acceso del servicio de origen (Acceso LLC).<br />
1 bit. El primer bit indica si se trata de una trama de comando o respuesta.<br />
7 bits. Dirección de origen SAP (ídem al destino).<br />
1/2 Bytes. Campo de control del tipo HDLC modo balanceado. Ver Tabla inferior. Para el caso de<br />
TCP/IP sobre SNAP/LLC este campo es del tipo LLC1 (denominado connection-less). Es del tipo sin<br />
reconocimiento (sin corrección de error por retransmisión); formato trama de control No-Numerada. La<br />
corrección de errores se deja a cargo de TCP. El campo de control está fijo en 03 (hexadecimal).<br />
TRAMA DE TRANSFERENCIA DE INFORMACIÓN.<br />
7 bits. Numeración secuencial de trama transmitida.<br />
7 bits. Numeración secuencial de trama recibida.<br />
1 bit. Bit de comando (Poll) y de respuesta (Final de trama). El bit P es usado para solicitar una respuesta<br />
desde el otro extremo. Cuando se emite el bit P en 1, se debe responder con el bit P también en 1. Esto<br />
permite una verificación del estado de conexión.<br />
TRAMA DE SUPERVISIÓN.<br />
2 bits. Para función de supervisión. Indica los comandos:<br />
(Receive Ready) Para reconocer la trama recibida N(R).<br />
(Receice Not Ready) Para reconocer a N(R) y suspender la transmisión desde el emisor.<br />
(Reject) Indica que N(R) se han eliminado y debe retransmitirse. La causa se reporta como un campo de<br />
información.<br />
7 bits. Numeración secuencial de trama recibida.<br />
1 bit. Bit de comando (Poll) y de respuesta (Final de trama).<br />
TRAMA DE CONTROL NO-NUMERADA.<br />
5 bits. Bits de función modificadora en la Trama de comando:<br />
(Set ABMode Extended) Pedido de conexión lógica balanceada entre LLC.<br />
(Disconnect) Para suspender una conexión lógica.<br />
5 bits. Bits de función modificadora en la Trama de respuesta:<br />
(Unnumbered Ask) Reconoce el control SABME o DISC.<br />
(Disconnected Mode) Indica que LLC está lógicamente desconectada.<br />
(Frame Reject) Indica la recepción de una trama impropia.<br />
1 bit. Bit de comando (Poll) y de respuesta (Final de trama).<br />
1109-(5)
REDES FDDI (Fiber Distributed Data Interface)<br />
1110<br />
REDES FDDI (Fiber Distributed Data Interface)<br />
Descripción de la red de área local o metropolitana realizada por la técnica FDDI.<br />
1- INTERFAZ DIGITAL DISTRIBUIDA FDDI<br />
Las redes MAN se las conoce también como LAN de segunda generación (ATM es la tercera generación). La<br />
interconexión de LAN puede realizarse mediante el concepto de MAN (Metropolitan Area Network). Se disponen de dos<br />
tipos de MAN, la denominada FDDI y IEEE 802.6. La FDDI (Fiber Distributed Data Interface) es una red de datos en<br />
anillo (un anillo con tráfico y otro para caso de fallas) que usa el protocolo Token Ring a una velocidad de 100 Mb/s<br />
(velocidad no normalizada que requiere fibras dedicadas).<br />
Conector FDDI y PatchPanel. Se muestra una transición de FDDI a conector ST dúplex. También puede ser utilizado el<br />
conector SC dúplex hacia la red de datos. El conector FDDI recibe el nombre de FSD (Fixed Shroud Duplex).<br />
Las MAN IEEE 802.6 tienen ciertas particularidades distintas a las FDDI debido a que trabajan sobre una velocidad<br />
normalizadas de 34 o 140 Mb/s (mayor velocidad y compatibilidad) y una longitud de datos definida (celdas fijas de 53<br />
Bytes). La segmentación en celdas permite un trato más justo para tramas en espera, pudiendo enviarse partes de distintas<br />
tramas de usuario.<br />
Tabla 01. Normas de la IEEE 802 y ISO 8802 para redes LAN.<br />
-802.1 Define las direcciones MAC y el modelo de capas. Define el standard para gestión de red. Define la<br />
función bridge inter-LAN de tipo 802.3/.4/.5.<br />
-802.2 Define protocolo LLC para: direcciones SAP, control de flujo, reconocimiento ACK y retransmisión<br />
ARQ.<br />
-802.3 Define las capas PHY y MAC para redes CSMA/CD (Ethernet) tipo 10Base5, 10BaseT, 100BaseT (sobre<br />
UTP) y 10BaseFL/100BaseFX sobre fibra óptica 62,5/125 um, etc.<br />
-802.5 Define las capas PHY y MAC para redes Token Ring.<br />
-802.6 Define la red de área metropolitana MAN con acceso de doble bus DQDB para el servicio SMDS.<br />
-802.7 Comité para asesoramiento en banda ancha.<br />
-802.8 Comité de asesoramiento en redes con fibras ópticas. ANSI X3T9.5 tiene a su cargo la normalización de<br />
FDDI.<br />
-802.9 Comité para integración de voz y datos IVD (Integrated Voice and Data) en la red ISDN. También para<br />
ISLAN (Integrated Service LAN) para voz conmutada o en paquetes sobre LAN 802.3.<br />
1.1- CAPA 1: MEDIO FÍSICO PHY+PMD<br />
La FDDI se desarrolló en la ANSI por el ASC X3T9 (Accredited Standard Committee) y se encuentra normalizada<br />
mediante ISO 9314 y IEEE 802.8. Se trata de nodos de acceso con capas 1/2 (Fig 01). La FDDI originalmente solo<br />
soporta servicios conmutados de paquetes, en tanto que la FDDI-II extiende la aplicación para servicios conmutados de<br />
circuitos. La conexión mediante conductores de cobre genera la CDDI (Copper DDI) o TPDDI.<br />
1110-(1)
REDES FDDI (Fiber Distributed Data Interface)<br />
En la capa 1 (Dependiente del Medio Físico PMD) se define el uso de fibras ópticas (por ejemplo, multimodo de 62,5/125<br />
µm de diámetro con diodos Led como emisor a 1300 nm). La longitud máxima es de 200 km para el anillo y 2 km entre<br />
estaciones. El número máximo de estaciones es 1000. En la FDDI todos los elementos del anillo deben permanecer con la<br />
misma temporización durante la transmisión de datos. Debido a jitter o inestabilidad se requiere de una memoria elástica<br />
buffer de entrada en cada puerta.<br />
En la capa 1 (protocolo de capa física PHY) se provee dicha función. La memoria se reinicia en cada preámbulo de trama<br />
o token; con la elasticidad del buffer se compensan hasta 10 bit en tramas de 4500 Bytes. Los datos son codificados en<br />
símbolos (4B5B) de manera tal que de los 32 símbolos, 16 son usados para datos, 3 para indicar el inicio y final, 2 para<br />
indicadores de control y 3 para señalización de estado (es reconocido por el hardware de nivel físico). Los restantes 8<br />
símbolos no son usados y sirven para detectar violaciones de código.<br />
Hay 4 componentes de equipos FDDI:<br />
-SAS (Single Attachment Station) que son estaciones simples de conexión como extremo de red en topología de árbol.<br />
-DAS (Dual Attachment Station) se comportan como estaciones duales con protección en el anillo doble.<br />
-DAC (Dual Attachment Concentrator) como concentrador de red entre el doble anillo y las extensiones.<br />
La estación SAS se une al anillo mediante un concentrador, mientras que las DAS se unen directamente a ambos anillos. Se<br />
dispone de dispositivos de by-pass y enrutadores para reconfigurar la red en caso de corte del anillo.<br />
Fig 01. Conexión FDDI y trama involucrada.<br />
1110-(2)
REDES FDDI (Fiber Distributed Data Interface)<br />
1.2- CAPA 2: CONTROL DE ACCESO MAC+LLC<br />
Sobre el nivel MAC (capa 2a) se conectan los terminales de usuario: estaciones gráficas (Workstations), computadoras<br />
(Mainframes), gateway o bridges para redes LAN y las PABX para telefonía. Se han determinado tramas y token para el<br />
funcionamiento. La Trama FDDI es de longitud variable hasta 4500 Bytes. Los Token son tramas especiales que conceden<br />
el permiso de transmisión (Tabla 02 y Fig 01).<br />
Tabla 02: Tramas involucradas en las redes distribuidas por FDDI<br />
TRAMA DE TOKEN. Acceso al anillo (2 símbolos = 1 Byte):<br />
8 Bytes. Preámbulo para sincronización del reloj.<br />
1 Byte. Bandera delimitadora de inicio.<br />
1 Byte. Control de trama CLFF ZZZZ para definir:<br />
.C 1 bit. Para indicar si la trama es síncrona o asíncrona.<br />
.L 1 bit. Indica la longitud del campo de dirección (16 o 48 bits).<br />
-PRE<br />
-SD<br />
-FC<br />
.F 2 bits. Indica el tipo de trama (LLC, MAC, gestión estación).<br />
-ED 1 Byte. Bandera de indicación de terminación.<br />
TRAMA DE DATOS. Lleva la información de usuario.<br />
-PRE 8 Bytes. Preámbulo para sincronización del reloj.<br />
-SD 1 Byte. Bandera de indicación de comienzo (símbolos JK).<br />
-FC 1 Byte. Control de trama CLFF ZZZZ. Similar al Token.<br />
-DA 2 o 6 Bytes. Dirección de destino (estación, grupo o todas las estaciones). Similar a MAC IEEE 802.3/5.<br />
-SA 2 o 6 Bytes. Dirección de origen.<br />
-LLC Información de capas superiores IEEE 802.2 y datos de usuario.<br />
-FCS 4 Bytes. Para control de error CRC-32. Similar a IEEE 802.3/5.<br />
-ED 4 bits. Bandera de indicación de terminación (símbolos T).<br />
-FS 12 bits. Estado de trama (3 símbolos EAC):<br />
.E 4 bits. Indica que se detectaron errores,<br />
.A 4 bits. Indica que la dirección se ha reconocido,<br />
.C 4 bits. Indica que la trama se ha copiado.<br />
En la capa 2a (MAC) se forman los datos transferidos sobre el anillo. El concepto básico es que cada estación recibe los<br />
datos en la capa 2 y los repite sobre el anillo. La dirección de destino DA contenida en la trama permite identificar al<br />
elemento del anillo que debe procesar la información. La estación que transmite los datos se encarga en MAC de<br />
removerlos del anillo en el sentido inverso de entrada (denominado proceso de stripping). Para ello debe reconocer la<br />
dirección de origen SA de la trama.<br />
La presencia de un token en el anillo indica que se encuentra libre y puede ser removido por MAC para el ingreso de una<br />
trama de datos. Solo si MAC captura un token puede transmitir sobre el anillo. Como para remover una trama se requiere<br />
leer la dirección SA una parte de la trama es repetida sobre el anillo. Esto provoca que la trama esté truncada y no sea<br />
procesado por otros elementos debido a la ausencia del símbolo de final de trama ED. El protocolo de acceso llamado TTR<br />
(Timed Token Rotation) permite prioridades de acceso a la red. Para tráfico sincrónico donde se generan datos en forma<br />
regular (caso de la telefonía o vídeo). La operación de la FDDI comienza en el modo token (ciclo master de referencia) y<br />
conmuta luego al modo híbrido (paquetes y conmutación de circuitos).<br />
1110-(3)
SERVICIO SMDS (IEEE 802.6)<br />
SERVICIO SMDS (IEEE 802.6)<br />
Con referencia a la red de área metropolitana MAN definida en IEEE 802.6 mediante un doble<br />
anillo de fibras ópticas y con acceso mediante reservación DQDB.<br />
1111<br />
1- DESCRIPCION DEL SERVICIO<br />
El servicio SMDS (Switched Multimegabit Data Services) es iniciado dentro de USA por Bellcore en 1992 1 ) y es adaptado<br />
por la ETSI para Europa bajo la denominación CBDS (Connectionless Broadband Data Service). La primera red MAN,<br />
precursora del servicio, está en funcionamiento desde 1991 en Torino-Italia (la fotografía anexa muestra un centro DQDB<br />
de Siemens en Milano-Italia). Hacia fines de la década de los ’90 este tipo de redes ha perdido interés, derivándose dicho<br />
interés hacia anillos de tipo ATM o SDH.<br />
Fig 01. Diagrama general de la red MAN modelo IEEE 802.6.<br />
Las características de IEEE 802.6 más destacadas son:<br />
-Se trata de un servicio de transferencia rápida de paquetes; técnica realizada mediante celdas ATM o una MAN.<br />
-MAN (Metropolitan Area Network) tiene un estándar en IEEE 802.6 (iniciada en 1982).<br />
-La MAN tiene un método de acceso mediante un doble bus con cola distribuida DQDB.<br />
-Sirve para servicios de datos no-isócronos (alternativamente puede llevar voz y vídeo).<br />
-Ocupa 2 capas del modelo ISO, resulta transparente a la capa 3.<br />
-La capa 2 prepara la celda dependiente del tipo de señal a transportar.<br />
-La dirección del usuario se adapta a ITU-T E.164 (país+área+usuario).<br />
1 ) Las RBOC (Regional Bell Operating Companies) surgieron 1984 con el desmembramiento de ATT y operan dentro de<br />
LATA (Local Access and Transport Area). Existen unas 200 LATA y 22 RBOC reunidas en 7 holding hacia 1997.<br />
1111-(1)
SERVICIO SMDS (IEEE 802.6)<br />
-Puede soportar la gestión mediante el protocolo SNMP.<br />
-En ATM se tiene previsto la conexión de SMDS en el nivel de adaptación ALL3/4.<br />
Los elementos involucrados en la Fig 01 y que hacen las funciones de procesamiento de capas son: la Gateway de red-red<br />
EGW y Gateway de usuario-red CGW, y la Unidad de interfaz de usuario-red y Router de subred. Las denominadas<br />
Gateway de acceso (función de Router capa 3) permite la conversión de dirección de destino (E.164) de usuario al usado en<br />
la MAN. Se encuentra en la oficina central para la interconexión hacia y desde el exterior. Se trata de un ensamblador de<br />
celdas a partir de los paquetes de las redes LAN. En la Fig 01 se puede observar la distribución de acceso al usuario, el<br />
cual se trata de una LAN (Ethernet o Token Ring) o una PABX. Las puertas de entrada (Router) a la red ocupan hasta la<br />
capa 3 del modelo ISO y tienen en cuenta protocolos como el Internet para LAN, X.25, FDDI, etc.<br />
Fotografía. Centro de conmutación MAN de Siemens en Milano-Italia.<br />
1111-(2)
SERVICIO SMDS (IEEE 802.6)<br />
2- NIVEL FÍSICO DE RED<br />
2.1- CELDA MAN.<br />
Las redes IEEE 802.6-DQDB son independientes del medio y velocidad del enlace. Es posible la conexión a velocidades<br />
G.703 (34 o 140 Mb/s) y SDH (155 Mb/s). Las funciones de la capa 1 a nivel físico de red son:<br />
-Codificación de datos.<br />
-Sincronización de trama y Bytes.<br />
-Justificación de trama por variaciones de reloj.<br />
El método de acceso usado (función de capa 2 MAC) ha sido propuesto por Telecom Australia y Western University. Se<br />
denomina Bus Dual de Cola Distribuida DQDB (antes QPSX -Queued Paquet and Synchronous Switch-). Consiste en un<br />
doble bus unidireccional con transmisión en sentidos opuestos. En la Fig 01 se muestra el bus dual que generalmente, y<br />
para facilitar la reconfiguración en caso de corte, se coloca con los extremos en la misma ubicación (bus plegado en<br />
anillo).<br />
SINCRONIZACIÓN DE TRAMA. En cada nodo de acceso de usuario se encuentra un generador de trama. Solo el<br />
extremo del bus genera tramas. En caso de corte del bus el nodo siguiente genera la trama en la dirección involucrada.<br />
Esto permite una reconfiguración automática en caso de falla. El código de datos usado es el 8B9B (bloques de 8 bits son<br />
codificados en bloques de 9 bits) para mejorar la temporización, de forma que 2 de los códigos no usados para datos se<br />
aplican para delimitar la trama.<br />
La trama consiste de un período de 125 µseg; al inicio se encuentra el encabezamiento (alineamiento de 2 códigos) y luego<br />
se tiene N intervalos de tiempo (slot). Cada intervalo es de 53 Bytes y el número de intervalos N depende de la velocidad<br />
de transmisión. Cada intervalo de tiempo o celda contiene 5 Bytes de encabezado y 48 de información. Este<br />
encabezamiento es compatible con el desarrollado por el ITU-T para el Modo de Transferencia Asincrónico ATM y se<br />
muestra en la Fig 02. La MAN debe ser síncrona con la red pública telefónica, lo cual se efectúa en cualquier nodo<br />
sincronizando el reloj de la MAN con el reloj de la red telefónica. El bus DQDB trabaja a 34 o 140/155 Mb/s.<br />
EJEMPLO EWSM. El nodo MAN de Siemens EWSM se muestra en la fotografía anexa. Una particularidad de este<br />
centro de conmutación es que genera en la capa física una trama con un encabezado de 10 Bytes. Los componentes del<br />
encabezado son enumerados en la Tabla 01.<br />
SYNC<br />
SR<br />
SC<br />
HOB<br />
CCI<br />
MCF<br />
RSV<br />
Tabla 01. Encabezado de trama en el doble bus MAN.<br />
2 Bytes. Funcionan para el alineamiento de encabezado de trama.<br />
1 Byte. Reset del proceso de Stuffing.<br />
1 Byte. Para control del proceso de Stuffing en el final de trama en operación no-sincrónica.<br />
2 Bytes. Head of Bus. Indica el nodo de cabecera del bus generador de la trama.<br />
1 Byte. Indica el control de configuración (tipo de red y fases de reconfiguración).<br />
1 Byte. Notador de multitrama. No utilizado.<br />
2 Bytes. Reservados sin aplicación.<br />
2.2- CONTROL DE ACCESO AL MEDIO<br />
El protocolo de capa MAC provee funciones para transferencia de datos sin-conexión en la MAN individual. Las funciones<br />
que desarrolla son:<br />
-Generación del protocolo MAC. Son 5 Bytes con indicación de la conexión virtual.<br />
-Segmentación y reensamble de paquetes en celdas.<br />
-Control de acceso de cola distribuida (bits Busy/Request).<br />
-Control de configuración de la red por corte del bus.<br />
-Loopback local para prueba de mantenimiento.<br />
La función de reconfiguración consiste en convertir a un nodo intermedio en generador de trama cuando ocurre un corte en<br />
el bus. De esta forma un bus pasa a funcionar como dos segmentos individuales.<br />
FORMACIÓN DE LA COLA DISTRIBUIDA. El Control de Acceso al Medio MAC (capa 2), es decir la escritura en el<br />
bus dual, recurre al procedimiento de cola distribuida siguiente:<br />
a) Cada intervalo de tiempo generado en el extremo tiene un bit de petición Request (con el cual se pide un puesto en la<br />
cola de espera de acceso al bus) y otro bit de ocupación Busy (para indicar que el slot de tiempo se encuentra ocupado y no<br />
se puede acceder en este instante). Se encuentran en el Campo de Control de Acceso del encabezado de celda.<br />
1111-(3)
SERVICIO SMDS (IEEE 802.6)<br />
b) El bit de petición Request se coloca en la dirección opuesta a la dirección en que se quiere transmitir. Permite a los otros<br />
nodos que la reciben agregar un pedido en el contador de la cola de espera local.<br />
c) El bit de ocupado Busy lo genera el nodo que escribió la información en el intervalo de la trama e indica que el slot está<br />
ocupado. Cuando la celda está libre provoca una disminución en el contador de la cola de espera.<br />
d) Así cada nodo guarda un registro o contador de peticiones de otros nodos, el cual se incrementa a cada pedido recibido<br />
en una dirección y decrece con cada intervalo vacío en la dirección opuesta. Cuando el contador llega a cero se dispone de<br />
la autorización para transmitir en el próximo intervalo vacío. De esta manera se forma una cola de acceso a la red que se<br />
encuentra distribuida en cada punto.<br />
Fig 02. Formato de la celda para la MAN modelo IEEE 802.6.<br />
PROTOCOLO MAC. La trama de la Fig 02 tiene 53 Bytes con información de encabezado (Overhead) y carga útil<br />
(Payload). Dicha trama es coherente con la adoptada en ATM. Cuando un nodo ingresa información a la red, se segmenta<br />
en 44 Bytes para señal asincrónica desde redes con conmutación de paquetes o en 48 Bytes para señal sincrónica con<br />
generación periódica desde redes con conmutación de circuitos. Esta trama es similar en IEEE 802.6 (SMDS) y en ATM<br />
para la sub-capa de adaptación ALL 3/4. En IEEE 802.6 el campo GFC posee 1 Byte y en ATM 4 bits. En IEEE 802.6 el<br />
identificador VPI/VCI es de 20 bits y en ATM es de 12+16 bits.<br />
2.3- PROTOCOLO DE SEGMENTACIÓN<br />
El modelo de capas para IEEE 802.6 dispone de la capa 1 (nivel físico PHY) y la capa 2a para el acceso al enlace (MAC).<br />
La capa 2b en cambio depende del tipo de servicio ofrecido. Si se trata de usuario del tipo orientado con-conexión se aplica<br />
el protocolo LLC analizado para las LAN de IEEE 802.2. Una trama LAN se encapsula sobre SIP-L3 (SMDS Interface<br />
Protocol) en la capa 3 y SIP-L2 en la capa 2. Cada capa posee su direccionamiento individual. En cambio para servicios<br />
sin-conexión se procede ocupando 4 Bytes de la carga útil. De esta forma se indica la numeración secuencial de las celdas<br />
para la reconstrucción del paquete, señalando la longitud total del mismo.<br />
1111-(4)
SERVICIO SMDS (IEEE 802.6)<br />
En la Fig 02 y Tabla 02 se indica la trama que será segmentada en el nivel MAC. La trama dispone de dos formas<br />
levemente distintas desde Nodo-a-Usuario y Nodo-a-Red.<br />
Tabla 02: Trama involucrada en el servicio SMDS para la red IEEE 802.6<br />
BYTES DE ENCABEZADO PARA CONTROL DE ACCESO<br />
-ACF 1 Byte. Se trata del Campo de control de acceso. Contiene:<br />
.Busy 1 bit. Indica que la celda contiene información o está libre.<br />
.ST 1 bit. Indica si se trata de datos isócronos PA (cola pre-arbitrada) o datos asíncronos QA (cola arbitrada).<br />
.RSV 1 bits. Reservado para uso futuro.<br />
.PSR 1 bit. Reservación de slot. Bajo estudio.<br />
.Req L 1 bit. (Request Low) Reservación de un slot libre con baja prioridad de acceso al bus de enlace.<br />
.RSV 2 bits. Reservados para uso futuro (00).<br />
.Req H 1 bits. (Request High) Para reservar un slot libre con alta prioridad de acceso.<br />
-NCI 4 Bytes. Información de control de red. Contiene:<br />
.VPI/CI 20 bits. Identificador de trayecto virtual y de canal virtual.<br />
.PT 2 bits. Tipo de carga útil Payload (naturaleza de los datos: usuario, señalización de red y management).<br />
.SP 2 bits. Prioridad del segmento. Reservado para bridge que conectan redes IEEE 802.6.<br />
.HEC 1Byte. Control de error para corregir un error en el encabezado.<br />
-Header<br />
.ST<br />
.SEQ<br />
.MID<br />
-Trailer<br />
.PL<br />
.CRC<br />
-Header<br />
.RSV<br />
.BE<br />
.BA<br />
.DA<br />
.SA<br />
.PI<br />
.PL<br />
.QOS<br />
.QOS<br />
.CIB<br />
.HEL<br />
.Bridge<br />
-Header<br />
-DAT<br />
-PAD<br />
-CRC-32<br />
-Trailer<br />
.RSV<br />
.BE+BA<br />
CAMPOS DE INFORMACIÓN SERVICIO SIN-CONEXIÓN<br />
2 Bytes. Encabezado. Conteniendo:<br />
2 bits. Tipo de segmento. Inicio, medio o final del mensaje.<br />
4 bits. Número de secuencia. Usado para ensamble de paquetes y verificar la segmentación y secuencia.<br />
10 bits. Identificador de mensaje. Necesario para el ensamble.<br />
2 Bytes. Cierre. Conteniendo:<br />
6 bits. Longitud de Payload en múltiplos de 4 Bytes. Cantidad de Bytes en celda cargada parcialmente.<br />
10 bits. Control de errores del tipo CRC-10.<br />
CAMPOS DE INFORMACIÓN A SER SEGMENTADOS: SERVICIO SIN-CONEXIÓN.<br />
20 Bytes. Encabezamiento común. Contiene:<br />
1 Byte. Reservado.<br />
1 Byte. (Begining-end-tag) Etiqueta de inicio-final para numeración en módulo 256. Util para ensamble.<br />
2 Bytes. Tamaño necesario de buffer receptor. Indica la longitud total del mensaje. Usado para asignación<br />
del buffer de ensamble en recepción.<br />
8 Bytes. Dirección del nodo MAC de destino.<br />
8 Bytes. Dirección del nodo MAC de origen.<br />
6 bits. Identificador de protocolo de usuario MAC.<br />
2 bits. Longitud del campo de protocolo MAC.<br />
3 bits. Indica la calidad de servicio requerida con respecto al retardo.<br />
1 bits. Indica la calidad de servicio requerida con respecto a la pérdida de trama.<br />
1 bits. Indicador de bits CRC-32. Indica la presencia o ausencia.<br />
3 bits. Longitud de extensión del encabezado en unidades de 4 Bytes.<br />
2 Bytes. Reservado para uso futuro de Bridging a nivel MAC.<br />
0-20 Bytes. Extensión de encabezado futuro en múltiplo de 4 Bytes.<br />
Desde 40 a 9240 Byte. Campo de información encapsulada.<br />
0-40 Bytes. Sirve de relleno para una segmentación múltiplo de 48 Bytes..<br />
4 Bytes. Opcional para control de errores de la trama.<br />
4 Bytes. Final de trama (idéntico al encabezado). Contiene:<br />
1 Byte. Reservado.<br />
3 Bytes. Para Begining-end-tag y para indicar la longitud de información adicional en el campo PAD.<br />
1111-(5)
RED ATM. CONCEPTOS BASICOS<br />
1112<br />
RED ATM. CONCEPTOS BASICOS<br />
Con relación a las redes ATM. Sobre el funcionamiento de la red, el acceso y topología, la capa<br />
de formación de celdas y la capa de adaptación de servicios.<br />
1- INTRODUCCION A ATM<br />
ORÍGENES. En esta sección se analiza la transmisión de datos en alta velocidad por redes públicas o privadas en forma de<br />
celdas. En la década de los 90 han entrado en servicio 3 tipos de redes de datos extendidas: Frame Relay, IEEE 802.6 y<br />
ATM. Los servicios resultantes se denominan SMDS (Switched Multimega-bit Data Services) propuesto por Bellcore en<br />
USA basado en IEEE 802.6 y B-ISDN (Broadband-ISDN) para ATM (Asynchronous Transfer Mode). El caso de ATM es<br />
la conclusión de un proceso iniciado en CCITT-1984 en ITU-T. Los primeros ensayos de B-ISDN se realizaron en<br />
Alemania con los proyectos Bigfon-1984 y Berkom en Berlín.<br />
En el CCITT-1988 se decidió realizar las futuras redes ATM mediante celdas de tamaño fijo y corto por razones de retardo<br />
(para servicios de telefonía y vídeo en tiempo real), de la capacidad de memorias en buffer y tiempo de procesamiento del<br />
encabezado (para conmutación mediante hardward en la capa 1 del modelo). Con 64+5 Bytes por celda (propuesto por<br />
USA) se produce un retardo lo suficientemente elevado como para requerir cancelador de eco en conexiones de telefonía;<br />
en cambio con celdas de 32+4 Bytes (propuesto por Europa) la eficiencia de datos por celda es muy baja. Los 53 Bytes<br />
adoptados es una transacción entre ambos límites; se trata del máximo número de bytes posible en una celda sin requerir<br />
cancelador de eco en una conexión telefónica.<br />
CARACTERISTICAS. El concepto ATM se caracteriza por las siguientes particularidades:<br />
-Reúne los conceptos de conmutación de circuitos y de paquetes. Permite absorber todas las redes existentes con<br />
tendencia a una red global y única. El concepto de modo de transferencia surge con la conmutación de paquetes en<br />
telegrafía y de circuitos en telefonía. El Modo de transferencia involucra aspectos relacionados con la transmisión,<br />
multiplexación y conmutación. La palabra Asincrónico se refiere a la discontinuidad entre celdas del mismo usuario; desde<br />
el punto de vista de la transmisión en capa 1 es una red sincrónica soportada por la red SDH.<br />
-Elimina las jerarquías de multiplexación y dispone de dos jerarquías de red: trayecto virtual VP y canal virtual VC. Se<br />
trata de celdas de longitud fija de 53 Bytes. Es un servicio orientado con-conexión donde los identificadores VPI/VCI se<br />
asemejan al canal lógico LC/LCG de la capa 3 en X.25 y DLCI en la capa 2 de Frame Relay.<br />
-Permite una flexibilidad completa para servicios aún desconocidos en la actualidad y el transporte promiscuo de todas las<br />
velocidades hasta 150 Mb/s. Los posibles servicios conocidos para la B-ISDN son: imágenes en movimiento<br />
(videoconferencia, videoteléfono); sonido radiofónico; datos de alta velocidad (transferencia de ficheros, documentos,<br />
telefax); servicio de correo de imagen o documentos; servicios de consulta (videotex); servicios de distribución (vídeo,<br />
texto).<br />
-Los canales en la ATM son multiplexados en forma determinista (acceso sincrónico) o estadística (señales asincrónicas).<br />
En el primer caso se asegura la accesibilidad completa y se elimina la congestión (AAL1 en la capa 2). ATM incumbe los<br />
niveles bajos del modelo de 7 capas y por ello se aplica para el operador de la red y no para el usuario. Sin embargo, la<br />
primer aplicación de ATM es como red LAN de tercera generación en redes corporativas. Se piensa que la evolución de<br />
X.25 hacia Frame Relay puede derivar directamente a ATM.<br />
-ATM es una red orientada con-conexión, con transferencia de celdas. El tamaño fijo permite una conmutación basada en<br />
el hardware. De esta forma, los actuales centros de conmutación que trabajan con 8 bits en paralelo pasan a ser de 1 celda.<br />
Las señalizaciones utilizadas para sistemas ISDN de banda angosta (SS7 y DSS1) son inadecuadas para banda ancha ATM.<br />
El ITU-T (SG XI, responsable del SS7) está desarrollando el BAP (Broadband Application Part). En el Release 1 se<br />
extiende DSS2 y ISUP para ATM (B-ISUP) y en el Release 2 se usará el BAP.<br />
-La desventaja de ATM a fines de la década de los 90 es la siguiente. El alto costo de los nodos frente a SDH hace que se<br />
aplicable solo si se requiere una gestión eficiente del ancho de banda. Los sistemas SDH de alta velocidad por fibras<br />
ópticas disminuyen la necesidad de administrar el ancho de banda.<br />
1112-(1)
RED ATM. CONCEPTOS BASICOS<br />
<strong>MODELO</strong> DE CAPAS. Ver la Tabla 01 y Fig 01. ATM involucra el accionar de 2 capas; la capa 1a/1b se ocupa del<br />
acceso al medio de enlace y la capa 2 de la adaptación de la información de usuario a la celda.<br />
Tabla 01. Capas involucradas en el Modelo de la red de celdas ATM.<br />
Capa 2: AAL CS Capa de convergencia, determina el tamaño de buffer.<br />
SAR Para segmentación y reensamble, control de errores y pérdidas de segmentos.<br />
Capa 1b: ATM Armado y multiplexación de celdas, control de flujo, y traslación de VPI y VCI.<br />
Capa 1a: PHY TC Control de error HEC y sincronismo de celdas.<br />
PM Medio físico, determina la temporización de bit.<br />
UDP<br />
TCP<br />
3<br />
IP<br />
DXI<br />
LLC<br />
2<br />
AAL1<br />
SNAP/LLC<br />
LUNI<br />
DXI<br />
AAL2<br />
AAL-5<br />
AAL3/4<br />
1<br />
ATM<br />
PHY (STM-1)<br />
IPoATM LANE DXI<br />
Fig 01. Modelo de capas para servicios TCP/IP sobre ATM.<br />
En la capa PHY (capa 1a) se efectúa la adaptación al medio físico; generalmente se trata de un enlace directo sobre fibra<br />
óptica o mediante el mapeado en una trama E1 a 2048 kb/s o STM-1 a 155 Mb/s. Se dispone del sincronismo de bit (subcapa<br />
PM) y de celda (sub-capa TC). Un control de errores permite la corrección de errores en el encabezamiento y el<br />
descarte de la celda en caso de exceso de errores.<br />
En la capa ATM (capa 1b) todos los tipos de información son segmentados e ingresados en un campo de información de<br />
bloques cortos denominados celdas para distinguirlas de los paquetes o tramas de las redes de datos. Las celdas están<br />
constituidas por 53 octetos de los cuales 5 ofician de encabezado (header) y los 48 restantes llevan información (payload)<br />
de capa 2. Esta capa 1 genera el encabezado y el enrutamiento mediante el concepto de canal y trayecto virtual VPI/VCI.<br />
El nodo de red que realiza la función de switching, permite efectuar la conmutación de celdas trabajando sobre el<br />
encabezado de 5 Bytes a nivel de capa 1 del modelo. En la capa de Adaptación AAL (capa 2) se efectúa el entramado de<br />
la carga útil de 48 Bytes. El mismo depende del tipo de servicio ingresado (telefonía, vídeo o datos).<br />
1112-(2)
2- CAPA FISICA DE ACCESO A ATM<br />
RED ATM. CONCEPTOS BASICOS<br />
TIPOS DE INTERFAZ ATM. Se disponen de las siguientes interfaz en los equipos:<br />
-Interfaz STM-1 con fibra óptica multimodo MM y conector SC. La FO es 62,5/125 y la longitud máxima de 2 km.<br />
-Interfaz STM-1 con fibra monomodo y conector SC. Otras alternativas de conectores son posibles en el mercado.<br />
-Interfaz eléctrica STM-1 para cable UTP Categoría-5 con conector RJ-45/DB-9.<br />
-Interfaz T3 o E3 (45 o 34 Mb/s) para cable coaxial y conector BNC/RG-59.<br />
-Interfaz TAXI para fibra óptica multimodo similar a FDDI (100 Mb/s, código 4B5B y conector FDDI).<br />
-Interfaz DXI para conexión a Router hacia una LAN o interfaz RJ45 para una LAN Emulation.<br />
2.1- SUB-CAPA DEPENDIENTE DEL MEDIO FÍSICO PM.<br />
Esta sub-capa se ocupa del acceso al medio de enlace. Se disponen de dos tipos de accesos: mediante celdas libres en una<br />
doble bus en anillo y mediante la transmisión en la carga útil de la trama E1 o STM-1 de la red sincrónica SDH (ver Figs<br />
02/03). En una etapa intermedia del desarrollo de ATM se propuso la topología de la red en doble bus (independientemente<br />
del medio de enlace) con acceso DQDR (bus dual revisado con cola distribuida) como una versión avanzada (debida a<br />
ISO/IEC) del DQDB de IEEE 802.6. En este caso las celdas vacías se sustituyen por información y las celdas con<br />
dirección local se remueven del bus, retransmitiendo las demás. Permite mejorar el tiempo de acceso al facilitar la<br />
operación Add-Drop de celda en cada nodo del anillo. Esta posibilidad ha sido definida pero no aplicada; el servicio SMDS<br />
utiliza este método de acceso.<br />
Fig 02. Formato de trama de acceso ATM sobre E1 y STM-1.<br />
La otra posibilidad de topología son los enlaces punto-a-punto formando anillos o mallas ingresando las celdas en tramas de<br />
tipo E1 o STM-1/4 (dentro de VC-4 con puntero H4). El Contenedor Virtual VC-4 de STM-1 lleva las celdas ATM con<br />
una tasa de información de 149.760 kb/s. Un canal de 64 kb/s a velocidad constante requiere de 167 celdas/seg. En un<br />
STM-1 se disponen de 353.208 celdas/seg lo cual representa una capacidad equivalente de 2115 canales. El Byte H4 de la<br />
tara de trayecto POH en STM-1 actúa de puntero y sirve para el alineamiento de celda en capa 1. Se numera de 0 a 63 los<br />
Bytes que se encuentran a continuación de H4. El Byte H4 indica el número donde comienza la primer celda completa. No<br />
existe un número completo de celdas en el interior de VC-4 por ello la posición de la celda cambia de una trama a otra.<br />
1112-(3)
RED ATM. CONCEPTOS BASICOS<br />
El acceso de celdas ATM mediante la velocidad E1 a 2048 kb/s también es posible de acuerdo con ITU-T G.804. El<br />
intervalo TS:16 se reserva para señalización. El TS:0 se ocupa del alineamiento; control de errores mediante CRC-4;<br />
alarmas remotas FERF y LOC (Loss Of Cell) y reporte de performance. El alineamiento de celdas, careciendo de puntero<br />
como en STM-1, se realiza mediante el HEC de la celda (ITU-T I.432).<br />
2.2- SUB-CAPA CONVERGENCIA DE TRANSMISIÓN TC.<br />
Esta sub-capa se ocupa del alineamiento de celdas. El reloj se deriva desde la señal en la línea STM-1. El alineamiento de<br />
celdas se efectúa de 2 formas: para celdas libres y para celdas contenidas en un VC-4. El encabezamiento tiene un<br />
autoalineamiento mediante una secuencia de 40 bits que se detectan en el (síndrome del) HEC en recepción cuando no se<br />
tienen errores. De esta forma no se considera necesaria una palabra de alineamiento de trama propiamente dicha. La<br />
pérdida de sincronización de trama se verifica cuando se ha detectado un número determinado de celdas con error en el<br />
encabezamiento (7 lecturas incorrectas consecutivas involucra la pérdida de sincronismo y 6 lecturas correctas la<br />
recuperación del sincronismo). Sobre el VC-4 (de STM-1) se dispone, adicionalmente al autoalineamiento, de la<br />
verificación mediante el puntero H4.<br />
Para mantener el flujo de celdas en la capa física se agregan celdas de relleno (transmisión sincrónica), celdas de<br />
justificación para compensar diferencias de reloj y de Operación-Mantenimiento. Se distinguen mediante el discriminador<br />
PT (tipo de carga útil) y no pasan a la capa 1b. Se disponen de celdas de justificación para operaciones plesiócronas o<br />
compensación de wander-jitter. Debido a que una celda posee 53 Bytes el proceso de justificación introduce un corrimiento<br />
de fase elevado y no es conveniente extender la temporización de la red mediante tributarios E1 en celdas ATM.<br />
Fig 03. Modelo de capas para una conexión de nodos ATM.<br />
1112-(4)
RED ATM. CONCEPTOS BASICOS<br />
3- CELDA ATM<br />
3.1- ENCABEZAMIENTO.<br />
La información de capa 2 se ingresa en una celda de 48 Bytes más 5 Bytes de encabezado. Existen 2 tipos de encabezados<br />
similares dado que se trate de una Interfaz Usuario-Red UNI (User-Network Interface) o una Interfaz Terminal de Red-<br />
Nodo NNI (Network-Node Interface). El campo de control general GFC solo existe en la interfaz UNI. En la interfaz NNI<br />
el VPI ocupa ambos espacios. En la Fig 04/05 y Tabla 02 se muestra la trama involucrada en cada interfaz.<br />
-GFC<br />
-VPI<br />
-VCI<br />
-PTI<br />
.Bit 3<br />
.Bit 2<br />
.Bit 1<br />
-CLP<br />
-HEC<br />
Tabla 02. Campos de datos incluidos en la trama de Capa 1b en ATM.<br />
4 bits. (Generic Flow Control). Para control de flujo según ITU-T I.150. Está solo disponible para el<br />
acceso al usuario (soporte de bus pasivo) denominado interfaz UNI. Es sobre-escrito en la red ATM<br />
(interfaz NNI). El funcionamiento de GFC no se encuentra definido en detalle debido a que debe soportar<br />
varios tipos de configuraciones de redes; se ha propuesto la cola distribuida similar a DQDB con<br />
modificaciones para servicios CBR. Si no se utiliza en la actualidad el valor es 0000.<br />
8 o 12 bits. (Virtual Path Identifier). Identifica al trayecto virtual entre nodos ATM.<br />
16 bits. (Virtual Channel Identifier). Indicación de número de canal virtual entre terminales de usuario.<br />
VPI y VCI funcionan en forma similar al DLCI de Frame Relay y LC/LCG en X.25. Identifican además<br />
a las celdas de señalización, segmentos de operación y gestión. La conexión mediante VPI/VCI puede ser<br />
uni o bi-direccional, dependiendo del tipo de servicio. En el caso bi-direccional la asignación del ancho de<br />
banda (velocidad o número de celdas) en cada dirección puede ser simétrico o asimétrico. Una conexión a<br />
Internet normalmente puede ser asimétrico con una entrada al usuario de mayor velocidad que la salida.<br />
3 bits. (Payload Type Identifier) Tipo de carga útil, contiene:<br />
Información para indicar si se trata de una celda de operación y mantenimiento (servicio, performance,<br />
relleno y justificación) o de usuario AAL (valor binario 0). Actúa similar al SAP (Service Access Point)<br />
en otros protocolos.<br />
Indica una alarma de congestión (valor binario 1) enviada hacia delante en la red para facilitar el control<br />
de flujo. Este tipo de alarma es similar a la notificación de congestión FECN en Frame Relay.<br />
En el nivel de adaptación AAL5 indica si se trata de una celda intermedia (Bit 0) o del final de la<br />
segmentación para facilitar el ensamble de celdas en el extremo.<br />
1 bit. (Celd Loss Priority) Prioridad para el descarte de celdas en caso de congestión de la red. Tendría un<br />
funcionamiento similar a DE en Frame Relay. De forma que se protegen aquellas celdas que tienen<br />
máxima sensibilidad a la pérdida. Cuando un nodo ATM decide efectuar el descarte de una celda por<br />
congestión normalmente descarta todas las celdas del mismo VPI/VCI ya que el resultado es siempre el<br />
mismo.<br />
1 Byte. (Header Error Control) Campo para el control de errores de encabezamiento (ITU-T I.432).<br />
Sirve para control y corrección de errores y el alineamiento de celda en E1. Su valor se recalcula en los<br />
switch ATM por posibles cambios en VPI/VCI. El campo para el control de errores HEC trabaja de<br />
acuerdo con la Verificación de Redundancia Cíclica (polinomio generador X 8 +X 2 +X+1). Puede<br />
corregir un error en el encabezamiento. La protección de la carga útil la efectúa el propio servicio que se<br />
transporta. Cuando sobre una celda no se pueden corregir errores en el encabezado, se la elimina. La<br />
carga útil (48 Bytes) es aleatorizada (polinomio generador X 43 +1) para reducir la posibilidad que se<br />
mimetiza el encabezamiento causando problemas en el proceso de delimitación de celdas.<br />
3.2- CONEXIÓN VIRTUAL<br />
En la red de conexiones ATM se determinan caminos virtuales los cuales son posibles debido a la estructura en anillo de<br />
los niveles en la red lo que asegura una redundancia sustancial. El enrutamiento se logra mediante el canal virtual VC<br />
(entre extremos) o trayecto virtual VP (entre puntos de switching).<br />
CANAL Y TRAYECTO VIRTUAL. Esta identificación está limitada por los puntos en los que el contenido de la celda se<br />
entrega a capas superiores para el procesamiento. El VCI identifica al canal virtual dentro del trayecto virtual. Si existe una<br />
conmutación de VC (switch ATM), el VCI es modificado. La secuencia de celdas para el mismo VCI se mantiene en la<br />
red. La conexión de canal virtual se interpreta entre usuarios.<br />
El trayecto virtual es un grupo de canales virtuales. En el extremo del trayecto virtual se procesa el VCI y VPI. Si existe<br />
una operación Cross-Connect entonces el VPI se modifica. La conexión de trayecto virtual se interpreta entre centrales de<br />
conmutación de VP y VC. El valor de VCI/VPI se asigna bidireccionalmente; el ancho de banda asignado en ambas<br />
direcciones puede ser simétrico, asimétrico o unidireccional. La condición asimétrica se aplica por ejemplo en accesos a<br />
Internet o en VoD (Video on Demand) donde el canal de acceso al usuario es de alta velocidad llevando vídeo comprimido<br />
y el usuario dispone de un canal de retorno de baja velocidad para la selección de programas.<br />
1112-(5)
RED ATM. CONCEPTOS BASICOS<br />
Se disponen de 2 tipos de encaminamiento dentro de la red ATM: el trayecto prefijado o el autoencaminamiento. Para<br />
evitar la posibilidad de pérdida de celdas en el encaminamiento prefijado se debe asignar un camino con el ancho de banda<br />
suficiente para la velocidad máxima de ese canal. En el autoencaminamiento cada celda determina su camino virtual siendo<br />
imposible asignar un canal con suficiente capacidad. El encabezado solo contiene la parte de la dirección de destino<br />
necesaria para el nodo de conmutación ATM. Esto permite establecer una tabla de camino virtual válida durante la<br />
conexión. Al presente se encuentra disponible la aplicación de circuito virtual permanente PVC y por lo tanto el plano de<br />
control en el modelo de capas no es necesario. En el futuro se espera disponer de la aplicación conmutada SVC.<br />
3.3- NODO DE SWITCHING ATM.<br />
Fig 04. Diagrama de celdas ATM y AAL para distintas funciones.<br />
Sobre una señal ATM se pueden efectuar tareas de conmutación (Add-Drop y Cross-Connect) siguiendo los lineamientos<br />
del identificador de canal y trayecto virtual VCI-VPI a nivel de capa 1b. La operación de conmutación permite la<br />
selección del canal o trayecto virtual en base a las características de calidad de la señal de cada sección de la red. Una red<br />
ATM está constituida por concentradores de usuarios y nodos de conmutación ATM. Con el mismo esquema se puede<br />
decir que la arquitectura del nodo ATM contiene las siguientes partes funcionales:<br />
-Red de conmutación de acceso completo (no-bloqueante y auto enrutada).<br />
-Interconexión de los elementos del sistema.<br />
-Unidad de interfaz de línea de usuario ATM. Posibilidad de concentración flexible de tráfico.<br />
-Unidad de interfaz de acceso a ATM y la unidad de interfaz de acceso a la red SDH.<br />
-Sistema de control y procesamiento centralizado.<br />
La tecnología a ser usada en la fabricación de nodos ATM es la CMOS con longitud de canal de 1 µm en diseños custom<br />
que permiten una velocidad de 200 Mb/s. Los diseños semicustom solo permiten entre 50 y 80 Mb/s. Un circuito custom<br />
de conmutación requiere de un área de 216 mm 2 , consumo de 3,5 w y 770.000 transistores.<br />
Por ejemplo, el Switch ATM Cisco Light Stream 100 posee las siguientes características:<br />
-Interfaz de velocidad STM-1. Total 16 interfaces. Estructura mecánica sobre rack de 19”.<br />
-Switch Fabric de 2,4 Gb/s equivalente a 1000 celdas/puerta. Se refiere a la suma de velocidades de entrada-salida.<br />
1112-(6)
RED ATM. CONCEPTOS BASICOS<br />
-Soporta tráfico de distinto tipo AAL1 a AAL5 y aplicaciones de tráfico multicast.<br />
-Soporta señalización de tipo ATM Forum UNIv3.0<br />
-Desarrolla el monitoreo remoto mediante protocolo SNMP.<br />
3.4- CONTROL DE FLUJO (CARGA DEL ENLACE)<br />
Un requerimiento importante es que se mantenga la transmisión en tiempo real (el Real Time es una condición necesaria<br />
para los sistemas de conmutación y en vídeo) mediante una asignación flexible de celdas. Al establecer la llamada, el<br />
usuario (mediante un procedimiento de negociación) debe indicar a la red el volumen promedio de datos y el máximo de<br />
celdas.<br />
La información puede ser de generación continua-sincrónica y por paquetes-asincrónica. En el primer caso se asignan<br />
celdas en forma periódica (con 48 Bytes de carga útil se requieren 167 celdas/seg) y en el segundo se asignan por demanda<br />
(una LAN de 10 Mb/s obtiene una carga útil de 44 Bytes netos por celda). Así por ejemplo, un canal de vídeo digitalizado<br />
puede trabajar con una velocidad ajustable de acuerdo con la complejidad de la imagen. Se trata entonces de una<br />
multiplexación de celdas asincrónica. El mecanismo de control de flujo propuesto (Leaky Bucket) es similar al usado en<br />
Frame Relay. Por ejemplo, para un determinado canal limitado físicamente a 34 Mb/s se fija el umbral promedio en 16<br />
Mb/s (tráfico contratado). El tráfico ofrecido (34 Mb/s) se envía por paquetes; y si el buffer supera un determinado umbral<br />
promedio (25 Mb/s) el servicio ofrecido se reduce al contratado (16 Mb/s).<br />
Para que no existan pérdidas de celdas debido a sobrecargas se calcula la multiplexación con una carga del 80% del valor<br />
máximo posible. La información se guarda en un buffer de forma que si se llena la memoria se pierden las últimas celdas<br />
que ingresan. La probabilidad de perder una celda debe ser baja (inferior a 10 -8 para alta prioridad y 10 -4 para baja<br />
prioridad). De todas maneras, existe la posibilidad de adjudicar una prioridad a cierto tipo de celdas mediante el bit CLP.<br />
El CLP indica que conexión es más sensible a la pérdida de celdas. En condiciones de congestión serán descartadas<br />
aquellas celdas con baja prioridad. Entonces, en una conexión de vídeo con tasa de bit variable son de baja prioridad<br />
aquellas celdas con información adicional a la imagen básica.<br />
1112-(7)
4- ADAPTACIÓN DE CELDAS AAL<br />
RED ATM. CONCEPTOS BASICOS<br />
En contraste con otras técnicas de transmisión por paquetes no está previsto en la capa 2 una comunicación del tipo HDLC.<br />
Se requiere una nueva generación de redes (LAN, Hub, workstation y PC) que permitan el acceso multimedial a ATM.<br />
SUB-CAPAS DE AAL. En la capa de Adaptación AAL (ATM Adaptation Layer) se configura el payload de la celda. Se<br />
trata de dos sub-capas:<br />
-SAR (Segmentation and Reassembly Sublayer): Procesa y segmenta las unidades de datos en celdas.<br />
-CS (Common Part Convergence Sublayer): Para funciones de multiplexación y detección de pérdida de celdas.<br />
Las funciones de adaptación son distintas para un tren de datos continuo o para servicios en paquetes. En la capa 2, para<br />
servicios de datos continuos, se realiza el ensamblado de celdas, la compensación de retardo variable y el tratamiento en<br />
el caso de pérdidas de celdas. Cuando se trata de servicios en paquetes se efectúa la segmentación, y el relleno de celdas<br />
parcialmente ocupadas, la adaptación de velocidad y el tratamiento en caso de pérdida de celdas.<br />
4.1- TIPOS DE SERVICIOS AAL<br />
Se disponen de dos tipos de servicios de acuerdo con la tasa de generación de datos: La tasa de bits constante CBR<br />
(Constant Bit Rate) sensible al retardo y a la latencia y la tasa variable VBR (Variable Bit Rate) insensible a pequeños<br />
retardos.<br />
Tabla 03. Clase de servicios ATM y trama AAL.<br />
Clasificación del servicio A B C D<br />
Atributos AAL. Tipo 1 2 3/4-5 3/4<br />
Tasa de bits constante CBR<br />
X<br />
Tasa de bits variable VBR X X X<br />
Orientado con-conexión X X X<br />
Orientado sin-conexión<br />
X<br />
Ritmo end-end temporizado X X<br />
Ritmo end-end no-mantenido X X<br />
Vídeo y voz a velocidad constante<br />
X<br />
Vídeo y voz a velocidad variable<br />
X<br />
Datos X.25, Frame Relay y SMDS<br />
X<br />
Red de área local LAN y Internet<br />
X<br />
SERVICIO TIPO AAL1. En la Fig 04 y Tabla 03/04 se muestra la trama en cada clase. Son ejemplos de este tipo de<br />
servicio la telefonía y la TV convencional. Se trata de servicios sensibles al retardo y la pérdida de celdas. Se debe emular<br />
un circuito de velocidad constante (Circuit Emulation) para una conexión convencional (línea dedicada). La tasa de datos es<br />
constante y la conexión es permanente; requiere sincronismo de bit y detección de celdas perdidas para un eventual relleno<br />
o la interpolación de datos perdidos.<br />
La sub-capa SAR utiliza un Byte de la carga útil de la celda para numeración secuencial, permitiendo actuar al buffer que<br />
absorbe las variaciones del retardo e ingresar una celda sustituta cuando una celda se ha perdido (la capa 1b descarta las<br />
celdas que contienen error en el encabezado). El campo posee una verificación de error para comprobar errores en la<br />
numeración secuencial. En AAL1 el formato puede ser con-puntero o sin-puntero. Al usar puntero, un Byte de la carga útil<br />
(restan 46) se utiliza para indicar el corrimiento entre el puntero y el inicio de los datos. Esto es útil en el caso de ingresar<br />
datos en tramas estructuradas por bytes.<br />
SERVICIO TIPO AAL2. La información de telefonía o vídeo codificada a velocidad variable es tipo AAL2 y tratándose<br />
de un servicio con-conexión la tasa de celdas no es constante. Este servicio aún no está disponible pero su aplicación en el<br />
futuro será de importancia cuando la tarifa de estos servicios involucren el número de celdas transportado.<br />
SERVICIO TIPO AAL3/4. La transmisión de datos dispone de dos tipos de alternativas: AAL3/4 y AAL5. Se trata de<br />
servicios que admiten el retardo producido por la red. En el tipo AAL3/4 se tiene previsto aceptar celdas desde SMDS<br />
(IEEE 802.6) y Frame Relay. En AAL3/4 la sub-capa SAR ocupa 4 Bytes (2 de header y 2 de trailer) en la carga útil de la<br />
celda.<br />
Se procede a segmentar la información para una carga útil de 44 Bytes. El campo ST identifica el inicio BOM (Beginning<br />
Of Message), la continuación COM (Continuation OM) y final de la segmentación EOM (End OM); así como un segmento<br />
individual SSM (Single SegMent). El campo SN determina la numeración secuencial de las celdas producidas por la misma<br />
segmentación. Si falta una celda la segmentación completa es descartada. Este tipo de numeración no detecta la pérdida de<br />
1112-(8)
RED ATM. CONCEPTOS BASICOS<br />
un múltiplo entero de 16 celdas; para ello se dispone del campo CS y Btag/Etag (son valores idénticos y avanza en forma<br />
secuencial a cada mensaje que se transmite). El campo MID identifica a todas las celdas de la misma segmentación. El<br />
campo de longitud PL para EOM y SSM es múltiplo de 4 Bytes; el campo PAD se ocupa de asegurar esta variable<br />
mediante relleno de tipo 00...0. Por ejemplo: un mensaje de 196 Bytes se segmentan en 5 celdas de acuerdo con la Tabla<br />
04.<br />
Tabla 04. Ejemplo de mensaje de 196 Bytes segmentado en AAL3/4.<br />
Celda/Payload ST SN MID PL Sub-Capa CS<br />
1/44 BOM 0000 x 44 Btag=N; Basize=188.<br />
2/44 COM 0001 x 44<br />
3/44 COM 0010 x 44<br />
4/44 COM 0011 x 44<br />
5/20 EOM 0100 x 20 Length=188; Etag=N.<br />
SERVICIO TIPO AAL5. En AAL5 se admiten celdas dedicadas sin encabezamiento adicional a los 5 Bytes de ATM. La<br />
trama formada en la sub-capa CS contiene un campo de compensación PAD e indicadores similares a ALL3/4. No soporta<br />
la función de multiplexación y por ello se la aplica para datos de señalización y Operación sobre ATM. AAL5 es útil para<br />
aplicaciones de Internet sobre ATM. Se define también la interfaz ILMI (Interim Local Management Interface) para operar<br />
el protocolo SNMP sobre AAL5. Ver la Tabla 05.<br />
Tabla 05. Carga útil para servicios AAL en la sub-capa SAR.<br />
TIPO AAL1.<br />
-SN 4 bits. (Sequence Number) Para numeración de la secuencia transmitida.<br />
.CSI 1 bit. Indicador de sub-capa de convergencia.<br />
.SCF 3 bits. Campo de conteo secuencial de celdas (módulo 8). Para detección de celdas perdidas y permitir la<br />
interpolación de muestras.<br />
-SNP 4 bits. (SN Protection) Para protección de SN. Contiene:<br />
.CRC 3 bits. Campo de chequeo de errores para corregir un error en SN (polinomio X -3 +X+1).<br />
.P 1 bit. Bit de paridad par para detectar 2 errores.<br />
-Head<br />
.SN<br />
.CT<br />
-Trailer<br />
.LI<br />
.FEC<br />
TIPO AAL2.<br />
1 Byte. Para secuenciamiento e identificación de celda.<br />
4 bits. Para numeración de la secuencia transmitida. Similar a AAL1.<br />
4 bits. (Celd Type) Identifica el tipo de celda (única, inicio, medio, final) en una segmentación.<br />
2 Bytes. Para corrección de errores en la carga útil de la celda.<br />
6 bits. Indicador de longitud de la información en la carga útil en celdas parcialmente ocupadas.<br />
10 bits. Permite la corrección de 2 errores mediante CRC.<br />
TIPO AAL3/4.<br />
-ST 2 bits. (Segment Type) Identifica al segmento único, al inicio, continuación y al final del mensaje.<br />
-SN 4 bits. Para numeración de la secuencia módulo 16.<br />
-MID 10 bits. (Multiplexing Identifier) Reservados en el tipo 3 y usados en el tipo 4 como:<br />
.P 1 bit. Permite dos niveles de prioridad.<br />
.MID 9 bits. Identificador de multiplexación para distintos usuarios.<br />
-LI 6 bits. (Length Indicator) Indicador de longitud en Bytes de celdas parcialmente ocupadas (máximo 44).<br />
-CRC 10 bits. Para corrección de 1 error en los 48 Bytes. Polinomio generador X -10 +X -3 +1.<br />
TIPO AAL5. (No posee bytes reservados para sub-capa SAR)<br />
1112-(9)
RED ATM. CONCEPTOS BASICOS<br />
-CPI<br />
-Btag<br />
-BASize<br />
-PDU<br />
-PAD<br />
-AL<br />
-Etag<br />
-Lenght<br />
Tabla 06. Carga útil para servicios de Tipo AAL3/4 y AAL5. Sub-Capa CS<br />
TIPO AAL3/4. (datos segmentados en 44 Bytes).<br />
1 Byte. (Common Part Indicator) Indicador de parte común del tipo de mensaje. Bajo estudio.<br />
1 Byte. Begining-end-tag. Etiqueta inicio-final. Tiene el mismo valor que Etag para detección de pérdida<br />
de segmentos. La numeración es secuencial para facilitar el ensamble.<br />
2 Bytes. (Buffer Allocation Size) Tamaño necesario de buffer receptor. Indica la longitud total del<br />
mensaje. Usado para asignación del buffer para el ensamble en recepción.<br />
Carga útil de usuario. Longitud máxima total 65535 Bytes.<br />
(Padding) Campo de longitud variable (0 a 23 bits) para completar un número múltiplo de 4 Bytes en CS.<br />
1 Byte. Alineamiento fijo para el trailer.<br />
1 Byte. Begining-end-tag. Igual valor que Btag.<br />
2 Bytes. Indica la longitud de carga útil con exclusión del campo PAD. Sirve para detectar la pérdida de<br />
informacion por descarte de celdas.<br />
TIPO AAL5. (datos segmentados en 48 Bytes).<br />
-PDU Payload de la trama de hasta 65535 Bytes.<br />
-PAD 0 a 47 Bytes. Compensación (Padding) para completar un número de Bytes múltiplo de 48.<br />
-UU 1 Byte. Identificador de Usuario-a-usuario para transferencia transparente de información.<br />
-CPI 1 Byte. (Common Part Indicator) Identificador de parte común para alineamiento de trailer.<br />
-Length 2 Bytes. Longitud en número de Bytes del campo PDU. Este control se realiza entre extremos del enlace<br />
ATM y sirve para la detección de celdas perdidas (descarte de celdas en nodos intermedios de la red).<br />
-CRC 4 Bytes. Paridad para detección de errores en todo el paquete. En este caso se descarta el ensamble<br />
completo de todas las celdas involucradas. ATM no efectúa retransmisión; en caso de usarse un protocolo<br />
del tipo TCP/IP en capas superiores el TCP efectúa la retransmisión de la información.<br />
Fig 05. Carga útil de la celda ATM para el caso AAL3/4 y AAL5.<br />
1112-(10)
SERVICIOS SOBRE REDES ATM<br />
1113<br />
SERVICIOS SOBRE REDES ATM<br />
Relacionado a los servicios de datos sobre ATM. La emulación de redes LAN y los protocolos<br />
para servicios IP. Sobre el mantenimiento y operación de una red ATM.<br />
1- LAN over ATM.<br />
1.1.- ALTERNATIVAS<br />
Se disponen de 3 alternativas de conexión del protocolo IP y LAN sobre ATM. Las mismas se indican a continuación (el<br />
modelo de capas puede seguirse desde el diagrama de la Fig 01). En la Fig 02 se muestra el diagrama de capas para el<br />
acceso LANE.<br />
3<br />
IP<br />
DXI<br />
2<br />
SNAP/LLC<br />
MAC/LLC<br />
UNI/LANE<br />
DXI<br />
AAL-5<br />
1<br />
ATM<br />
IPoATM LANE DXI<br />
Fig 01. Modelo de capas para servicios sobre ATM.<br />
-IP over ATM. La conexión de servicios Internet sobre ATM se ha propuesto mediante varias alternativas. La primera<br />
(RFC-1483/1577) tiene en cuenta el Classical IP over ATM (también conocido como Modelo Nativo) que se trata de<br />
segmentar el datagrama IP/SNAP/LLC en celdas de tipo AAL5. Esta alternativa utiliza el identificador LLC= AA.AA.03<br />
y SNAP= 00.00.00.08.00 para identificar a IP. Es posible IP/AAL5 directamente si solo se dispone del protocolo IP.<br />
Esta versión requiere que el router disponga de una salida ATM con trama STM-1 normalizada y compatible con el nodo<br />
ATM. No soporta multicast o broadcast. Se pierde la QoS de ATM en el router.<br />
-TAXI (Transparent Asynchronous Transmiter/Receiver Interfaz). Este tipo de interfaz es transparente a los datos y ocupa<br />
solo la capa 1. Es similar a FDDI con código 4B/5B.<br />
-DXI (data Exchange Interface). Es un protocolo de capa 2 con trama similar a Frame Relay. Se trata de una interfaz que<br />
permite unir al router (ligado generalmente a una LAN) por un lado y al switch ATM por el otro. Es una conexión puntoa-punto.<br />
La función del router en adaptar las direcciones IP/MAC a las DFA; mientras que el acceso ATM lo hace entre<br />
las DFA y la VPI/VCI. El formato del paquete para la interfaz DXI contiene los siguientes campos de la Tabla 01.<br />
Flag<br />
Header<br />
SDU<br />
FCS<br />
Flag<br />
Tabla 01. Campos de la trama DXI.<br />
1 Byte de alineamiento de paquete.<br />
2 Bytes. En DXI el campo de identificación de dirección se denomina DFA (DXI Frame Address) similar<br />
al DLCI en Frame Relay.<br />
Entre 0 y 9232 Bytes como máximo para la carga útil.<br />
2 Bytes para control de errores.<br />
1 Byte de cierre de trama.<br />
1113-(1)
SERVICIOS SOBRE REDES ATM<br />
1.2- LANE (LAN Emulation).<br />
DEFINICIONES. La conexión desde una LAN hacia la ATM (interfaz UNI) se puede efectuar mediante dos formas. En<br />
la primera se utiliza la función LANE y la segunda DXI. En LANE el concentrados ATM realiza las funciones de<br />
emulación para ingresar la LAN sobre AAL5. Se trata de una interfaz LAN para usuario-nodo LUNI que dispone las capas<br />
IP+LLC/MAC cuando dispone de acceso a la LAN; sobre las capas LUNI+AAL5; de acuerdo con la Fig 02. El usuario<br />
LAN no encuentra diferencia por una conexión mediante ATM.<br />
IP/IPX<br />
IP/IPX<br />
3<br />
802.1D<br />
LANE<br />
LANE<br />
2<br />
UNI<br />
AAL5<br />
UNI<br />
AAL5<br />
MAC<br />
MAC<br />
2<br />
ATM<br />
ATM<br />
ATM<br />
PHY<br />
PHY<br />
PHY<br />
PHY<br />
PHY<br />
PHY<br />
1<br />
LEC Switch ATM LES/BUS/LECS Host LAN<br />
Fig 02. Diagrama de capas para interconexión LANE.<br />
Una LANE es equivalente a una VLAN (Virtual LAN). En ciertos casos cada VLAN en switch Ethernet, debería ser<br />
asignada a diferentes ELAN en switch ATM. Una LANE entrega servicios de conexión de capa 2. Varias LANE pueden<br />
trabajar en la misma red ATM, pero cada una de ellas es independiente y los usuarios no pueden verse entre si. La<br />
conexión entre LANE es posible mediante routers.<br />
La función básica del protocolo LANE es resolver las direcciones MAC a VPI/VCI; de esta forma se establece una<br />
conexión directa entre extremos. Para realizar esta función LANE se disponen de interfaces de red NIC y de switch LAN o<br />
routers; un switch ATM también dispone de interfaz LANE. La función LANE entrega el servicio conocido como ELAN<br />
(Emulated LAN) para Ethernet y Token Ring (no está definida para FDDI, la cual es mapeada sobre Ethernet).<br />
COMPONENTES. Los componentes de LANE son indicados en la Tabla 02.<br />
LEC<br />
LES<br />
BUS<br />
LECS<br />
Tabla 02. Componentes del servicio LANE.<br />
(LAN Emulation Client). Es el cliente de la ELAN. Es una entidad en el extremo del sistema que<br />
preforma los datos salientes, realiza la resolución de direcciones y registración en el servidor LES. Un<br />
solo LEC puede administrar varias ELAN. Es una interfaz similar a NIC de las workstation para emular<br />
las funciones LAN. Como LEC realiza funciones de Bridge LAN sobre una red ATM, transmite los<br />
paquetes de protocolo STP (Spanning-Tree Protocol) que se utiliza para prevenir loops temporarios en<br />
una red con redundancias.<br />
(LAN Emulation Server). El servidor de LANE denominado LES entrega un punto de control central de<br />
los LEC para la registración y control de información. Solo un LES puede administrar la ELAN. El LES,<br />
BUS y LECS son software que trabajan sobre un switch ATM o router.<br />
(Broadcast and Unknown Server). Es el servidor de tráfico Este servidor se utiliza para el tráfico con<br />
dirección desconocida y para tráfico multicast o broadcast de una ELAN. Cada LEC está asociado con un<br />
BUS por ELAN.<br />
(LAN Emulation Configuration Server). El servidor de configuración mantiene una base de datos que<br />
permite aceptar requerimientos y responder con el apropiado identificador de ELAN (dirección ATM del<br />
LES que sirve a la ELAN). Este es el punto de seguridad disponible en la red. La dirección de LANE se<br />
describe en un ítem posterior. Un LECS activo soporta varias ELAN; cada ELAN es un par LES/BUS y<br />
varios LEC.<br />
1113-(2)
SERVICIOS SOBRE REDES ATM<br />
FUNCIONAMIENTO. Las funciones de LAC/LECS/LES/BUS pueden ser realizadas por workstation, switch o routers.<br />
Una típica operación LANE ocupa las siguientes etapas de procesamiento:<br />
-Estado inicial. El LEC debe inicialmente definir la dirección ATM del servidor LECS. Para ello pude recurrir a una<br />
dirección previamente configurada; puede utilizar la interfaz ILMI (Interim Local Management Interface); o una dirección<br />
ATM o un PVC definido por ATM-Forum.<br />
-Conexión al LECS. Luego el LEC utiliza la señalización UNI para contactar a los LECS. Un paquete realiza el pedido de<br />
configuración hacia el LECS y si la autentificación en la base de datos es positiva se retorna el mensaje con la dirección<br />
ATM correspondiente al LES que sirve a la LANE. La base de datos del LECS contiene el nombre y la dirección de<br />
LANE.<br />
-Configuración, Conexión y Registración. El LEC puede conectarse a continuación con el servidor LES. Una nueva<br />
verificación del cliente se realiza entre el LES y la base de datos del LECS para autentificación.<br />
-A continuación el LEC solicita la dirección ATM del servidor BUS. El LES responde con dicha dirección y puede<br />
realizarse la conexión entre el LEC y el BUS.<br />
TIPOS DE LANE. Existen dos variantes de LANE 1.0 y 2.0. La versión 1.0 es del ATM-Forum en el año 1995 y la 2.0<br />
del año 1997. En la versión 1.0 solo un LECS soporta a todas las ELAN y cada ELAN trabaja con un solo par LES/BUS.<br />
Esto produce una menor resistencia a las fallas. Para incrementar la elasticidad (Resiliency) de la red LANE en caso de<br />
fallas se puede recurrir a varias técnicas: protocolo STP sobre los switch Ethernet-ATM; múltiples enlaces ATM entre<br />
switch; uso del protocolo hot-standby HSRP sobre routers y SSRP (Simple Server Replication Protocol) para redundancia<br />
de servicios LANE.<br />
En LANE 2.0 se soporta QoS, grupos multicast y se incrementa la escalabilidad y elasticidad. En esta versión se definen<br />
las interfaces LUNI y LNNI para las interfaz entre LANE en UNI y NNI. El MPOA (Multi-Protocol over ATM) ha sido<br />
desarrollado en paralelo con LANE 2.0. El objetivo de MPOA es la interconexión entre LANE sin requerir el pasaje por<br />
capa 3.<br />
En LANE 1.0 solo se dispone de la calidad de servicio QoS del tipo UBR. En LANE 2.0 se definen distintos tipos de QoS<br />
para operación entre LEC. Está basado en IEEE 802.1p que define 8 niveles de calidad de servicio. Los tipos de calidad de<br />
servicio definidos en LANE son:<br />
-UBR (Unspecified Bit Rate). Es el único tipo de LANE 1.0.<br />
-CBR (Constant Bit Rate). Es del tipo AAL1 para servicios de voz y vídeo.<br />
-VBR (Variable Bit Rate). Es del tipo AAL 2 para voz y vídeo de velocidad variable o señales de datos AAL5.<br />
-ABR (Available Bit Rate).<br />
MPOA (Multi-Protocol over ATM). Es un desarrollo del ATM-Forum de 1997 para facilitar la transferencia de datos<br />
unicast entre subredes en una ambiente LANE. Este protocolo no requiere el uso de routers de capa 3. Se basa en un<br />
modelo cliente MPC (MPOA Client) y servidor MPS (MPOA Server) y define los protocolos necesarios para comunicarse.<br />
Por defecto el MPOA utiliza el encapsulado LLC para todos los flujos de información de acuerdo con la RFC-1483<br />
(correspondiente a LLC/SNAP).<br />
El MPC estudia el tráfico y si identifica el flujo establece un shortcut VCC. Utiliza el protocolo NHRP para obtener la<br />
dirección ATM de destino. No es un protocolo de routing de forma que no calcula rutas. Un flujo se define como un<br />
mínimo de paquetes en un tiempo de medida. El MPS incluye la funcionalidad NHS y el routing. Su función es resolver<br />
direcciones ATM.<br />
1.3- DIRECCIONES ATM<br />
En la norma ITU-T E.164 se ha definido la forma de numeración para ATM en la red pública. Se trata de una secuencia<br />
decimal jerárquica similar a la telefónica. El ATM Forum extendió el concepto para redes privadas mediante un<br />
direccionamiento similar al NSAP del servicio CLNP de ISO. Se requiere de un protocolo de resolución de direcciones<br />
ATM (ATM_ARP) para mapear las direcciones de niveles superiores.<br />
Las direcciones ATM para redes privadas del tipo NSAP constan de hasta 20 Bytes y determinan la interfaz UNI. Una<br />
dirección ATM completa puede ser escrita de la siguiente forma: 47.0091.8100.0000.0800.200c.1001.0800.200c.1001.01.<br />
Existen 3 formatos definidos y cada uno de ellos tiene componentes similares. En la Tabla 03 se identifican los campos<br />
correspondientes.<br />
1113-(3)
SERVICIOS SOBRE REDES ATM<br />
Tabla 03. Campos que componen la dirección ATM del tipo NSAP (20 Bytes).<br />
AFI -(Authority and Format Identifier). 1 Byte de inicio con el identificador de autoridad que discrimina entre<br />
E.164 (valor 45) , ICD (47) o DCC (39).<br />
IDI -(Initial Domain Identifier). 2 Bytes como campo identificador de dominio, que tiene el formato:<br />
.E.164 para la numeración pública del ITU-T,<br />
.ICD (International Code Designator) de la norma ISO-6523 o<br />
.DCC (Data Country Code) de la norma ISO-3166.<br />
HO-DSP -(High Order Domain Specific Part). 1 Byte para la parte de dominio DFI y 3 Bytes para la autoridad<br />
administrativa AA.<br />
RSV -Se trata de 2 Bytes reservados para completar el formato.<br />
E.164 -Son 8 Bytes para la numeración del tipo ITU-T E.164 para la red ISDN (16 dígitos decimales).<br />
RD -(Routing Domain) 2 Bytes para indicar el dominio de routing.<br />
Area -2 Bytes de identificación de área. El ATM-Forum combina estos campos para soportar una jerarquía de<br />
dirección multinivel y protocolos de routing basados en prefijos.<br />
ESI -(End System Identifier) 6 bytes para el campo de identificación del sistema terminal que corresponde a los<br />
6 Bytes de dirección MAC (gestionado por IEEE).<br />
SEL -(Selector). 1 Byte selector de dirección NSAP (01).<br />
1 2 1 3 2 2 2 6 1<br />
DCC<br />
AFI<br />
DCC<br />
DFI<br />
AA<br />
RSV<br />
RD Area ESI SEL<br />
ICD<br />
AFI<br />
ICD<br />
DFI<br />
AA<br />
RSV<br />
RD<br />
Area<br />
ESI<br />
SEL<br />
E.164<br />
AFI<br />
E.164<br />
RD<br />
Area<br />
ESI<br />
SEL<br />
1.4- INTERFAZ PNNI (Public NNI)<br />
El protocolo de routing de capa 2 denominado PNNI se ocupa de la interfaz Nodo-Network. Es usado para el seteo de las<br />
llamadas y está implementado en los switch ATM. Permite gestionar el ancho de banda, distribución de tráfico y<br />
redundancia de trayecto para la LANE. Las LANE se basan en best-effort, pero PNNI permite implementar un routing<br />
basado en QoS (Quality of Service).<br />
Cuando se requiere una conexión entre dos puntos de la red, el protocolo PNNI asigna una ruta obtenida desde la tabla de<br />
rutas para conexiones por demanda. PNNI es complejo debido a que ha sido diseñado para funcionar desde pequeñas redes<br />
en campus hasta una hipotética red ATM global. Utiliza las direcciones ATM de 20 Bytes para cumplir con esta hipótesis y<br />
dispone de niveles bajos y altos de jerarquía de routing. Para redes pequeñas PNNI utiliza los niveles bajos y se comporta<br />
en forma similar al protocolo OSPF en un área simple. Varios niveles bajos se agrupan en un nivel más alto (existen más<br />
de 100 niveles de routing teóricos). Cada nivel en la jerarquía se identifica mediante un prefijo en la dirección ATM.<br />
1113-(4)
SERVICIOS SOBRE REDES ATM<br />
2- IP over ATM<br />
Este ítem trata de una historia distinta para ATM; es la versión del IETF en lugar del ATM-Forum. Se fundamenta en las<br />
virtudes del protocolo IP y utiliza a ATM como medio de transporte para brindar calidad de servicio y la emulación de<br />
circuitos (E1).<br />
2.1- SWITCHING BASICO<br />
SWITCH-IP (Layer 3 Switching). Se entiende por switch de capa 3 al equipo que realiza la operación de enrrutamiento<br />
mediante acciones de hardware; en tanto que es un router cuando las mismas se realizan mediante acciones de software. El<br />
switch-IP se fundamenta en circuitos custom del tipo ASIC (Application-Specific Integrated Circuit) y realizado como<br />
procesadores RISC (Reduced Instruction Set Computer). Un RISC identifica a una procesador que dispone de un conjunto<br />
de instrucciones reducido para aumentar la velocidad de procesamiento en aplicaciones especiales. Se basa en el concepto<br />
que el 20% de las instrucciones realizan el 80% del trabajo (J.Cocke de IBM). Un switch de fines de los años `90 contiene<br />
3 ASIC (para resolución de direcciones; para memoria de sistema y para memoria de puertas Gigabit). Con estos puede<br />
enrutarse 40 Mpps, soportar 1,5 millones de rutas y tomar decisiones a nivel de capa 2, 3 y 4.<br />
Una diferencia de importancia entre un switch y un router es que este último permite optimizar la ruta cuando la red es<br />
muy grande. Permite además disponer de caminos alternativos y reconfigurar la tabla de rutas. Hacia fines de la década de<br />
los años `90 la diferencia entre router y switch se han reducido y reciben nombres combinados con ambas funciones.<br />
La capacidad de procesamiento de un switch o un router se mide en Gb/s o Mpps (millones de paquetes por segundo) como<br />
capacidad de la matriz de conmutación. Cuando la suma de las entradas al equipo es igual a la capacidad de la matriz de<br />
conmutación se dice que es no-bloqueante. Cuando es inferior se dice que se sobre-escribe el equipo y se supone que el<br />
tráfico no satura a la matriz.<br />
NETFLOW SWITCHING. Esta técnica de Cisco combina las acciones de router y switch para mejorar la performance a<br />
alta velocidad (por ejemplo en Gigabit Ethernet). El primer paquete de la secuencia es enrutado en forma normal en capa<br />
3; la información obtenida sirve para crear un camino (flow forwarding) y los paquetes siguientes son procesados mediante<br />
un switch de nivel 2 (se trata de una operación orientada con-conexión). El camino se genera en base a las direcciones IP y<br />
las ports de TCP/UDP. La información está contenida en un cache que se crea a tal efecto. Esta técnica de switch entre<br />
capas 2/3 se complementa en el Core de la red con Tag Switching.<br />
Por otro lado, se utiliza este método para obtener información de performance de tráfico y proveer seguridad. Esta técnica<br />
utiliza los protocolos de routing normales y no requiere otros diseños especiales. Netflow entrega estadísticas de tráfico por<br />
cada usuario, protocolo, port y tipo de servicio. Esta estadísticas son útiles para análisis y diseño de la red y la facturación<br />
por departamentos en una empresa. La estadística de tráfico puede contener: la hora Time-Stamp del inicio y final, las<br />
direcciones IP y port de origen y destino, número de interfaz de entrada y salida, número de paquetes y total de bytes de la<br />
transacción.<br />
2.2- TAG SWITCHING o MPLS (Multiprotocolo Layer Switching)<br />
Tag switch es un diseño de Cisco para el Core (Backbone) de una red IP cuando se trabaja a alta velocidad (por ejemplo,<br />
Gigabit Ethernet). Tag Switching es un avance de la técnica MPLS y el inicio de IP+ATM. Otras empresas que iniciaron<br />
MPLS son Nokia, Toshiba e IBM. La arquitectura Tag Switch se encuentra en RFC-2105 del año 1997. MPLS funciona<br />
sobre cualquier tecnología (ATM o Ethernet), por ello cuando trabaja sobre ATM ocupa las direcciones VPI/VCI para el<br />
tag (label). El MPLS esta desarrollado por IETF y no responde al ATM-Forum.<br />
COMPONENTES DE LA RED. Los componentes de la red son:<br />
-El router de acceso que identifica al proveedor del servicio. Se usa para dar forma al servicio de valor agregado. Genera<br />
el paquete con el tag correspondiente y realiza funciones de router mediante una tabla de etiquetas (label). Se conoce como<br />
router de borde (Edge Switch-Router). En la celda ATM el tag viaja en el campo VCI/VPI y es conocido como LIH (Label<br />
Information Header).<br />
-El Tag switch LSR (Label Switch-Router) que compone el núcleo de la red ingresa el paquete en celdas ATM con un tag y<br />
eventualmente lo cambia para la salida. Soporta también routing de nivel 3 y switch de nivel 2. Los protocolos de routing<br />
son los convencionales.<br />
-El protocolo de distribución de tag TDP (Tag Distribution Protocol), también denominado LDP (Label DP). Los tag<br />
generados localmente en el router se intercambia con los otros mediante un protocolo TDP. Este protocolo permite<br />
distribuir, requerir y actualizar la información de tag. Permite establecer canales virtuales TVC/LVC (Tag/Label Switch-<br />
Router) a través de la red por el mapeo de información de routing. Los TVC/LVC son canales de capa 3 (de mayor<br />
inteligencia que en capa 2).<br />
1113-(5)
SERVICIOS SOBRE REDES ATM<br />
El tag switch consiste de dos componentes: el forwarding (responsable de la transferencia de paquetes) y el control. La<br />
información de tag se memoriza en una base de datos de información realizada a tal efecto y denominada TIB (Tag<br />
Information Base).<br />
El protocolo TDP utiliza los siguientes mensajes:<br />
-Notification; Hello; Iniciation. Utilizados en el proceso de inicio y reconocimiento.<br />
-Address. Usado para intercambiar direcciones de interfaz.<br />
-Label. Mensaje usado para asignar etiquetas y para solicitar y retirar una etiqueta asignada.<br />
-KeepAlive. Usado para verificar la integridad de conexión en la sesión de transporte.<br />
FUNCIONAMIENTO. Se disponen de los protocolos de routing convencionales como el OSPF o EBGP. Luego que la<br />
tabla de rutas converge los distintos router asignan una etiqueta Tag para cada ruta posible. Dicho tag se coloca como un<br />
header de capa 2 o 3. El tag es corto y de longitud fija que es mejor manejado que el tabla de rutas (se puede asimilar al<br />
identificador de trayecto virtual VPI de ATM). El encabezado de los paquetes IP no son analizados; son enrutados en base<br />
al tag.<br />
Los paquetes que circulan en la red llevan el tag de identificación y no requieren de acciones de tabla de rutas. El tag<br />
puede ser una simple ruta unicast o multicast, o un identificador de flujo de tráfico (por ejemplo, para el caso de Netflow<br />
donde se identifica el flujo mediante direcciones IP, ports y políticas administrativas). Por otro lado, el tag switching puede<br />
trabajar con QoS mediante información de prioridades.<br />
En una red IP+ATM el tag puede ser transportado en el identificador VCI. El mecanismo de clase de servicio<br />
implementado es el CAR. CAR asigna un valor de prioridad basado en las direcciones IP o tipo de paquete y puede<br />
descartar datos cuando se excede una tasa contratada (similar a Frame Relay).<br />
CAR (Committed Access Rate). El campo de procedencia en el encabezado de IP permite definir varios tipos de servicio<br />
ToS. Se aplica un control de acceso extendido EACL para definir la política de la red en términos de congestión. En redes<br />
heterogéneas se debe mapear este tipo de servicio en equivalentes (tag switch, Frame Relay y ATM). Pude ser ofrecido una<br />
tasa de acceso contratada CAR especificando políticas de tráfico y ancho de banda. El umbral de CAR se aplica a la puerta<br />
de acceso para cada puerta IP o por flujo de aplicación.<br />
Algunas opciones de política de CAR son: CAR máximo (el exceso de ancho de banda es descartado); CAR premium (el<br />
exceso es señalado con un nivel de preferencia más bajo); CAR best effort (por encima de un umbral se cambia la<br />
preferencia y sobre otro los paquetes son eliminados); CAR por aplicación (diferentes políticas son usadas en distintas<br />
aplicaciones). Una técnica disponible para manejar el CAR es el netflow switch.<br />
1113-(6)
3- OPERACION Y MANTENIMIENTO<br />
SERVICIOS SOBRE REDES ATM<br />
CELDAS DE O&M. Se han definido 3 tipos de celdas para<br />
O&M: Fallas, Performance y Activación. La estructura del<br />
payload de la celda se indica en la Tabla 04 y Fig 03. Se<br />
manifiestan 2 ejemplos de celdas: celda de alarma remota RDI<br />
(Remote Defect Indication) que se genera como respuesta a la<br />
recepción de una celda de AIS (Alarm Indication Signal) y la<br />
celda de Performance en base a errores y celdas perdidas. En<br />
la fotografía se muestra una pantalla de aplicación mediante<br />
ATM-Fore.<br />
CALIDAD DEL SERVICIO. La calidad del servicio QOS<br />
(Quality Of Service) de una señal ATM se mide mediante<br />
celdas destinadas con exclusividad a la evaluación de los<br />
siguientes parámetros:<br />
-Relación de pérdida de celdas. Debido a congestión de la red<br />
por mal dimensionamiento; al descarte de celdas por errores o<br />
debido a fallas en el enrutamiento.<br />
-Relación de celdas erradas. Debido a uno o más errores en<br />
los 48 bits de carga útil de la celda. Pueden ser identificados<br />
errores de bits, ráfagas de errores o errores de bloques (celdas<br />
erradas).<br />
-Integridad en la secuencia. Pérdida de celdas debido a las<br />
posibles permutaciones por mal funcionamiento de la<br />
conmutación.<br />
-Retardo de la transmisión. Denominado también jitter de<br />
celdas debido a la puesta en cola de espera con tiempo<br />
variable. Se ha propuesto que entre 2 celdas que pasan por 30<br />
memorias ATM la diferencia no supere 1 mseg con<br />
probabilidad 10 -8 . Según Q.161 y G.164 el retardo debe ser<br />
inferior a 25 mseg, de lo contrario se requiere cancelador de<br />
eco. Retardos superiores a 500 mseg producen una<br />
interactividad dificultosa en la conversación.<br />
El retardo en ATM se debe a:<br />
-Retardo por transmisión de 5 μseg/Km en la fibra óptica.<br />
-Retardo de paquetización (a cada paso de interconexión en redes mixtas).<br />
-Retardo de conmutación (dependiente de la cola de espera por congestión).<br />
Fig 03. Celdas de O&M en ATM.<br />
El ITU-T define en la serie Q.2000 los protocolos de señalización para nodos ATM. En ATM se define las interfaz UNI de<br />
usuario y NNI de red. Para UNI el protocolo se denomina DSS2 (extensión de DSS1 para ISDN de banda angosta<br />
Narrowband para ISDN de banda ancha Broadband) y para NNI se denomina B-ISUP/B-MTP3.<br />
1113-(7)
SERVICIOS SOBRE REDES ATM<br />
Tabla 04. Celdas de O&M para alarma RDI y performance.<br />
CELDA DE ALARMA RDI.<br />
OCT 4 bits. (OAM Cell Type). Identifica al tipo de celda de O&M: Alarma (0001).<br />
OFT 4 bits. (OAM Function Type). Identifica la función de la celda: Falla (AIS, FERF, loopback, verificación<br />
de continuidad, etc) del tipo RDI (0001).<br />
FAIL 1 Byte. Identifica el tipo de falla indicada: RDI.<br />
LOC 15 Bytes. Identifica la localización de la falla señalada.<br />
PAD 29 Bytes. No usados.<br />
RSV 6 bits. Reservados.<br />
CRC 10 bits. Paridad para corregir un error en el payload.<br />
CELDA DE PERFORMANCE.<br />
OCT 4 bits. (OAM Cell Type). Identifica al tipo de celda de O&M: Performance (0010).<br />
OFT 4 bits. (OAM Function Type). Identifica la función: Monitoreo hacia adelante, reporte hacia atrás.<br />
MSN 1 Byte. (Monitoring Sequence Number). Identifica el número secuencial de celda de monitoreo.<br />
TUC 2 Bytes. (Total User Cell). Identifica el total de celdas de usuario desde la última celda de monitoreo.<br />
BDC 2 Bytes. (Block error Detection Code). Se trata de una secuencia de paridad de tipo BIP-16 (Block<br />
Interleaver Parity) calculada para todas las celdas de usuario desde la última celda de performance.<br />
TS<br />
4 Bytes. (Time Stamp). Es el tiempo de inserción de la celda O&M.<br />
PAD 33 Bytes. No usados.<br />
BER 1 Byte. (Block Error Result). En una celda con información de reporte identifica el número de errores<br />
detectados mediante el BIP-16.<br />
LMC 2 Bytes. (Lost/Miss Cell). Identifica el número de celdas perdidas o faltantes que se reportan hacia atrás.<br />
RSV 6 bits. Reservados.<br />
CRC 10 bits. Paridad para corregir un error en el payload.<br />
1113-(8)
SERVICIOS SOBRE REDES ATM<br />
LAMINA ATM. Se muestran dos nodos ATM de distinta capacidad de conmutación (Fore y Cascade); un analizador de<br />
protocolo ATM y un sistema de gestión asociado al nodo ATM con protocolo SNMP.<br />
1113-(9)